Навигация
Каскад с трехэлектродными лампами
20137
знаков
0
таблиц
0
изображений
2. Каскад с трехэлектродными лампами
Для определения желательных параметров триода и наивыгоднейшего сопротивления их анодной нагрузки в режиме В используем семейство идеализированных выходных статических характеристик триода (рис. 7).
Рис. 7. Расчет каскада мощного усиления с триодами в режиме В
При работе без токов сетки и полном использовании дамп нагрузочная линия, проходящая через точку Rа0, касается нулевой характеристики триода (прямая А по рис. 7). При этом сопротивление анодной нагрузки плеча переменному току Ra~n и внутреннее сопротивление триода Ri определяются формулами:
, (11)
. (12)
Отсюда в режиме В
. (13)
Решив (13) относительно Uам и подставив в формулу, определяющую отдаваемую каскадом мощность сигнала P~, получим
. (14)
Это показывает, что наибольшая мощность, которую триоды могут отдать при работе в режиме В без токов сетки:
1)прямо пропорциональна квадрату анодного напряжения Uа0;
2)обратно пропорциональна внутреннему сопротивлению триодов Ri;
3)зависит от отношения сопротивления нагрузки к внутреннему сопротивлению лампы.
Отсюда следует, что для получения наибольшей мощности в режиме В при заданном напряжении на аноде необходим триод с малым внутренним сопротивлением, как и в режиме А. Продифференцировав знаменатель правой части выражения (14) по а и приняв производную нулю, нетрудно убедится, что максимум отдаваемой мощности имеет место при а=1. Следовательно, при заданном анодном напряжении и работе без токов сетки триод в режиме В отдает наибольшую мощность при сопротивлении анодной нагрузки, равном его внутреннему сопротивлению.
Для определения зависимости кпд каскада мощного усиления с триодами в режиме В от сопротивления нагрузки используем выражение (4), которое после замены U0 через Uам+Uост и деления числителя и знаменателя полученного выражения на Uост примет вид
, (15)
так как согласно (13) отношение .
Из (15) видно, что кпд каскада мощного усиления с триодами в режиме В растет с увеличением сопротивления нагрузки, стремясь к при безграничном возрастании Ra~n.
Сопротивление нагрузки плеча Ra~n двухтактного каскада в режиме В желательно брать порядка 1,5 Ri или выше, если последнее допустимо с точки зрения отдаваемой каскадом мощности.
3. Каскад с экранированными лампами
В режиме В, так же как и в режиме А, наивыгоднейшей нагрузкой для экранированной лампы является такая, при которой верхний конец нагрузочной прямой проходит через сгиб статической анодной характеристики для uc=0. При этом отдаваемая лампами мощность и кпд близки к максимальным. Ввиду того что нагрузочная прямая в режиме В проходит через точку Uа0 на горизонтальной оси, а не через точку Iа0 режима А, сопротивление анодной нагрузки плеча Ra~n получается меньше, чем в режиме А, обычно находясь в пределах .
Для уменьшения коэффициента гармоник при большой амплитуде сигнала отрицательное смещение на управляющей сетке экранированных ламп, как и в случае триодов, берут таким, при котором I’1 вдвое меньше I’макс. Для уменьшения нелинейных искажений при слабых сигналах необходимо иметь статическую крутизну характеристики в точке покоя не ниже крутизны в рабочей ее части.
4. Каскад с транзисторами
В режиме В, так же как и в режиме А, ввиду незначительности остаточного напряжения у транзисторов максимальная амплитуда переменной составляющей выходного напряжения Uвых.м почти равна напряжению питания выходного электрода U0. отсюда отдаваемая каскадом мощность P~ и сопротивление плеча переменному току R~n определяется выражениями:
. (16)
Из этих формул нетрудно получить следующие расчетные формулы для транзисторного двухтактного каскада, работающего в режиме В:
. (17)
Напряжение питания транзисторов U0 для уменьшения входной мощности сигнала и коэффициента гармоник в режиме В желательно брать возможно более высоким, но не выше максимально допустимого напряжения между выходными электродами для примененного способа включения.
Так как в транзисторном каскаде , максимальная мощность выделяется на коллекторе при входном сигнале, соответствующем . Ее рассчитывают по формуле (5), подставив в последнюю значение I’макс, соответствующее .
Повышение входного сопротивления транзистора при малых входных токах приводит к изгибу нижней части сквозной динамической характеристики, что при слабых сигналах вызывает появление значительных искажений. Поэтому в каскадах, работающих в режиме В с изменяющейся амплитудой сигнала, на базу относительно эмиттера подают небольшое отрицательное смещение ( в для германиевых транзисторов) от низкоомного делителя напряжения. При этом сквозная характеристика спрямляется и нелинейные искажения при слабых сигналах практически исчезают.
При работе в режиме В с постоянной амплитудой сигнала и включении с общей базой можно получить низкий коэффициент гармоник и без смещения, спрямив нижний изгиб сквозной характеристики высоким сопротивлением источника сигнала.
Динамические характеристики транзисторного каскада в режиме В строят для одного полупериода сигнала. Напряжение, ток и мощность входного сигнала находят по входной динамической характеристике; коэффициент гармоник – по сквозной динамической характеристике.
Заключение
Режимом В называют такой режим работы усилительного элемента, в котором при идеализированной (спрямленной) проходной динамической характеристике ток выходной цепи протекает в течение половины периода сигнала.
В виду незначительности тока покоя и малого среднего значения выходного тока по сравнению с его амплитудой, кпд режима В значительно выше, чем режима А. Однако большое содержание четных гармоник в выходном токе позволяет применять режим В в однотактных каскадах усиления гармонических сигналов лишь в резонансных усилителях, где нагрузкой является параллельный резонансный контур, настроенный на частоту сигнала или на одну из его гармоник. В этом случае напряжение на нагрузке практически синусоидально, так как для других частот параллельный контур представляет собой почти короткое замыкание. В усилителях импульсных сигналов одной полярности режим В может применятся и в однотактной схеме.
В усилителях, предназначенных для усиления гармонических сигналов различных частот, а также в усилителях импульсных сигналов обеих полярностей использование режима В возможно лишь в двухтактной схеме. При этом одно плечо двухтактной схемы работает в течение положительного полупериода сигнала, другое – в течение отрицательного полупериода и форма сигнала на нагрузке при прямолинейной динамической характеристике не отличается от формы эдс источника сигнала. В практических условиях вследствие непрямолинейности динамической характеристики и неодинаковости параметров усилительных элементов в плечах схемы режим В в двухтактной схеме дает нелинейные искажения как по четным, так и по нечетным гармоникам. Коэффициент гармоник в режиме В выше, чем в режиме А, вследствие использования большего участка статической характеристики усилительного элемента, включая ее криволинейную нижнюю часть.
Каскады с выходной мощностью порядка десяти и более ватт, предназначенные для усиления гармонических сигналов различных частот или импульсных сигналов, всегда работают в режиме В. В экономичных переносных устройствах, питаемых от химических источников тока, применение режима В иногда целесообразен в каскадах с выходной мощностью даже в доли вольт.
Литература
1. Расчет схем на транзисторах. Пер. с англ. – М.: Энергия, 1969
2. Цыкин Г. С. Электронные усилители – М.: Связь, 1965
3. Ксояцкас А. А. Основы радиоэлектроники – М.: В. Ш., 1988
Похожие работы
... , обеспечивающий ослабление высших гармоник на 40 дБ вне рабочего диапазона частот передатчика в соответствии с техническим заданием (см. раздел 4 АСЧЁТ ВЫХОДНОГО ФИЛЬТРА). Поскольку в данной курсовой работе необходимо спроектировать только оконечный мощный каскад связного передатчика с ЧМ, то для конкретизации, входящие в его состав блоки обведены синей пунктирной линией, и именно о них далее ...
... коэффициентом усиления по напряжению: ,(4.40) Учитывая большое сопротивление дифференциального резистора обратносмещенного коллекторного перехода для входного сопротивления каскада имеем: . (4.41) Усилительные каскады переменного тока на полевых транзисторах Общие положения В построении и методах расчета усилителей на основе полевых транзисторов очень много общего с построением ...
... каскада в режиме А – 20–30%. Обычно в этом режиме работают каскады предварительного усиления или маломощные выходные каскады. 9. Определение напряжений и токов транзисторного усилительного каскада графоаналитическим методом На графиках всех характеристик, начиная с входной, приводятся временные диаграммы соответствующих сигналов (см. рисунок 3). Ось времени проведена перпендикулярно к оси ...
... в прямом направлении (оба открыты). Режим отсечки. В данном режиме оба p-n перехода прибора смещены в обратном направлении (оба закрыты). Существуют три схемы включения транзисторов в усилительных каскадах: с общей базой, с общим эмиттером и общим коллектором. 11. Как строится нагрузочная прямая по переменной составляющей по отношению к выбранной точке покоя? Выбрав рабочую точку покоя А ...
0 комментариев