2.5.5. Расчет бестрансформаторных двухтактных каскадов

При заданном сопротивлении нагрузки R_н бестрансформаторного каскада и заданной мощности сигнала Р_н, отдаваемой им в нагрузку, для получения наибольшего коэффициента полезного действия и наименьшего расхода энергии питания значение питаю­щего каскад напряжения Е должно быть строго определенным. Для бестрансформаторных двухтактных каскадов мощного усиле­ния, показанных на рис. 2.5.5, 2.5.6, при работе их в режиме А со­противлением нагрузки плеча двухтактной схемы является удвоен­ное сопротивление внешней нагрузки, т. е. 2R_н, так как в режиме А оба плеча схемы работают параллельно на сопротивление R_н. Нагрузочную прямую плеча схемы в этом случае строят для R_~=2R_н (рис. 2.5.10а), а необходимое для наименьшего расхода энергии напряжение питания каскада Е и другие расчетные вели­чины находят из выражений

;

; .

(2.5.13)

Eсли задано напряжение питания E, а сопротивление нагрузки можно изменять в широких пределах, то необходимое для наименьшего расхода энергии сопротивление нагрузки в режиме А

(2.5.14).

В выражениях (2.5.13) и (2.5.14) U_ост — остаточное напряжение коллектор — эмиттер при максимальном токе коллектора I_max, соответствующее верхней точке нагрузочной прямой; I_min — мини­мальный ток коллектора, соответствующий нижней ее точке.

У бестрансформаторных двухтактных каскадов рис. 2.5.5, 2.5.6 при работе их в режиме В сопротивление нагрузки плеча R_~, для которого строят нагрузочную прямую на семействе выходных ха­рактеристик транзистора, равно сопротивлению нагрузки R_н, так как плечи здесь работают на нагрузку поочередно (рис. 2.5.10б).

Рис. 2.5.10. К расчету бестрансформаторных двухтактных каскадов при работе их на сопротивление нагрузки R_н. а — построение нагрузочной прямой в режиме А для сопротивления нагрузки плеча, равного 2 R_н; б — построение нагрузочной прямой в режиме В для со­противления нагрузки плеча, равного R_н..

Необходимое для наименьшего расхода энергии напряжение пита­ния при заданном сопротивлении нагрузки каскада R_н или необ­ходимое сопротивление нагрузки каскада при заданном напряже­нии его питания Е и другие расчетные величины для бестрансформаторных каскадов рис. 2.5.5—2.5.23 находят из выражений

;

; ,

(2.5.15)

где U_ост — остаточное напряжение коллектор — эмиттер при токе коллектора, равном . Ток покоя коллектора I’₀ у таких кас­кадов в режиме В обычно можно брать порядка (0,04—0,07) I'_тах, т. е. меньше чем у трансформаторных, так как бестрансформатор­ные каскады обычно охватывают глубокой обратной связью по по­стоянному и переменному токам, стабилизирующей положение точ­ки покоя и сильно снижающей вносимые каскадом нелинейные ис­кажения.

Полученные в результате расчета по формулам (2.5.13)-(2.5.15) значения I_max и I’_max не должны превышать максимально допус­тимый ток коллектора применяемых в каскаде транзисторов, а значение Е не должно превышать 0,8—0,9 максимально допусти­мого напряжения коллектор — эмиттер. Частотные свойства ис­пользуемых транзисторов должны удовлетворять требованиям, предъявляемым к частотной или переходной характеристике уст­ройства. Расчет остальных данных проводят так же, как и в транс­форматорных каскадах.