2.5.2. Расчет однотактного транзисторного каскада мощного усиления в режиме а

Выбрав на основании оказанного выше схему каскада и спо­соб включения транзистора, определяют мощ­ность сигнала Р_~, которую должен отдать транзистор, с учетом КПД выходного трансформатора. Транзистор для трансформатор­ного каскада мощного усиления, работающего в режиме А, берут с допустимой мощностью рассеяния на коллекторе Р_Kmzx 3P_~. Напряжение покоя между выходными электродами U₀ желательно брать наибольшим, так как при этом минимальны нелинейные искажения, облегчается конструирование выпрямителя и повыша­ется его КПД. При включении с общим эмиттером это позволяет также получить наибольший коэффициент усиления мощности кас­када, а, следовательно, уменьшить необходимую входную мощность сигнала и коэффициент усиления предварительного усилителя. По­этому на основании сказанного в таких трансформаторных каска­дах при правильно сконструированном выходном трансформаторе напряжение питания, подводимое к выходным электродам тран­зистора U₀, следует брать равным (0,3—0,4) допустимого напря­жения между выходными электродами U_max; значение .U_max указы­вают в справочных данных транзистора для разных способов включения.

Выбрав напряжение питания, находят ток покоя и сопротивле­ние нагрузки выходной цепи.

Минимально допустимый ток покоя, при котором каскад смо­жет отдать необходимую мощность Р_~,

, (2.5.1)

где — коэффициент использования тока покоя, обычно лежит в пределах (1—0,95); U_{вых m} — амплитуда напряжения сигнала на первичной обмотке выходного трансформатора, равная разности напряжения покоя U₀ между выходными электродами и остаточно­го напряжения U_ост (рис. 2.5.5а). На семействе выходных характе­ристик отмечают точку покоя и про­водят через нее нагрузочную прямую переменного тока для сопротивления нагрузки выходной цепи переменному току:

R_~= _~. (2.5.2)

Наклон нагрузочной, прямой здесь определяется отрезками U и I, отсекаемыми ею на осях координат (см. рис. 2.5.3а): R_~=U/I. Затем отмечают на нагрузочной прямой крайние положения рабочей точки; верхнюю точку находят в начале изгиба статической характеристики, пересекающейся с нагрузочной прямой, а нижнюю точку берут при токе, равном (0,01—0,05)I₀. Мощность сигнала, отдаваемая транзистором:

. (2.5.3)

Далее переносят крайние точки нагрузочной прямой (точки П и К) на статическую входную ха­рактеристику транзистора для примененного способа включения и определяют напряжение смещения входной цепи U_0вх и удвоенную амплитуду напряжения входного сигнала 2U_{вх m} (рис. 2.6.3 6):

(2.5.4)

Необходимую амплитуду тока сигнала во входной цепи I_вхт определяют через наименьший статический коэффициент переда­чи тока транзистора, а ток покоя этой цепи берут немного больше амплитуды тока сигнала:

; (2.5.5)

Рис. 2.5.3. Нагрузочная прямая транзисторного каскада мощного усиления, работаю­щего в режиме А (а) и входная характеристика с перенесенными крайними точками нагрузочной прямой каскада П' и К' (б)

Формула (2.5.5) относится к включению с общим эмиттером; при включении с общей базой h_{21э min} заменяют на h_{21б min} .

Мощность входного сигнала, входное сопротивление транзи­стора переменному току и коэффициент усиления мощности кас­када определяют по следующим формулам:

; (2.5.6)

Затем строят сквозную динамическую характеристику для R_ист, равного выходному сопротивлению предыдущего каскада, и по ней определяют коэффициент гармоник методом пя­ти ординат.

Далее рассчитывают наибольшую мощность Р, выделяющуюся в транзисторе в режиме покоя, и необходимую поверхность охлаждения радиатора П_рад.

Необходимое напряжение источника питания выходной цепи трансформаторного каскада, как видно из рис. 2.6.2 в, равно сумме U₀, падения напряжения на резисторе змиттерной стабилизации и падения напряжения на омическом сопротивлении первичной об­мотки выходного трансформатора:

, (2.5.7)

где .

При питании усилителя от выпрямителя последний проекти­руют на это напряжение, так как для каскадов предварительного усиления оно будет достаточным.

Далее проводят электрический расчет выходного трансформатора.