39 получаем:

(10-221)

Ui -Y ° + y- (10-222) /(:г, = Кг4 = 0; (10-223)

При применении пентодов можно так расположить линию иагтозки, что будет выполняться условие /0,5 /макс. При этом и Ктя=0.

При Наличии асимметрии плеч типа

мако2 2 /о2

макв1 /j /в

. l-fx (10-225)

в режиме В появляется зависящая от амплитуды усиливаемого сигнала постоянная составляющая подмагничивающего тока в первичной обмотке выходного трансформа-тора

А /ао = *---, (10-226)

7! составляющие четных гармоник:

/Сг4 = 100

4(2 + д:) /макс + /

X /MaKC-4/-f 6/о

2 + х 4(/ 3Hc-f/)

(10-228)

Все эти формулы справедливы и для режима АВ, ио если угол отсечки в<60*, то вместо тока / надо подставлять разность токов двух плеч в момент, когда напряжение на управляющей сетке равно половине амплитудного.

Помимо искажений, обусловленных нелинейностью характеристик ламп, в режимах В и АВ наблюдаются специфические искажения формы усиливаемого сигнала в момент отсечки анодных и сеточных токов каждой лампы. Эти искажения связаны с рассасыванием энергии, запасенной в ин-дуктивностях рассеяния соответствующих обмоток трансформаторов, и особенно заметны в режиме В2 с резкой отсечкой токов. Для их предотвращения надо всячески уменьшать индуктивности рассеяния трансформаторов.

Цепь управляющей сетки при наличии сеточных токов может потреблять заметную мощность от предшествующего каскада и обладает свойствами нелинейного сопротивления.

Во избежание дополнительных нелинейных искажений эквивалентный генератор, возбуждающий усилитель в режиме Вг или АВа, должен иметь малое внутреннее сопротивление как для переменного, так и для постоянного тока. С этой целью в большинстве случаев применяют трансформаторную

связь с предшествующим каскадом и обеспечивают

Рг.,<0,2/?и.,

(10-229)

где /?В1. мин - минимальное (при пиковом значении тока сетки) входное сопротивление лампы мощного усилителя (определяется по сеточной характеристике).

Иногда в качестве ведущего каскада усилителя с сеточными токами применяют катодный повторитель (см. § 10-5).

Частотные искажения в усилителях, работающих в режимах В и АВ, описывают-ея теми же соотношениями, что и в усилителе режима А, если все расчеты производить для одного плеча и пользоваться средним за полупериод значением Ri ср внутреннего сопротивления лампы.

В режиме В Ricp~2Ri, а в режиме АВ

/?гср==1,5 Ri.

Пример 10. Рассчитать ламповый усилитель по двухтактной схеме в режиме АВ при условии: Рвы1:>20 вт; /(г5%; /?н= = 12 ом.

Решение. Принимая ориентировочно ia=0,7, на основании (10-218) находим

al ма]

2-20

(0,7 п)а

= 8,3 em

и выбираем лампу 6ПЗС (Ра. доп=20,5 вт).

После одной-двух проб нетрудно найти линию нагрузки, удовлетворяющую условию (10-212) при заданном значении Рвыт = =20 вт и отсчете /макс и Um по точке а (см. рис. 10-44, б) ее пересечения с характеристикой t/c=0 (работа без сеточных токов).

Выбранная нагрузочная прямая MN позволяет получить /макс = 150 ма и 1/т = =305 в, т. е.

Рз, = 0,5-0,15-305 = 23 вт,

что с небольшим запасом удовлетворяет поставленному требованию. Напряжение питания анодной цепи должно составлять fa=350 в.

Для обращения коэффициента третьей гармоники Кгз (10-224) в нуль надо иметь /=0,5 /макс, в нашем случае /=75 ма. Этому значению / соответствует точка б на линии нагрузки при С/с=-12,5 в. Отсюда находим амплитуду напряжения на управляющей сетке и оптимальное напряжение сеточного смещения Ucm = Vce= =2t/c=-25 в. По точке покоя О определяется анодный ток покоя /о=20 ма.

Коэффициент использования анодного напряжения

= = ° = . к. п. д. анодной цепи (10-214) \

-0,87 = 0,68.

Критическому значению а=0,637 соответствует

f4 = 0,637£-223e.

. о. и\-= E-V*=\27 в. При этом / акс * =108 ма и согласно (10-216)

0,108.350 Рахмакс =--- = 6 em,

*то значительно меньше Ра. доп=20,5 вт.

Принимая коэффициент асимметрии плеч х = 0,4,с помощью формул (10-227), (10-228) рассчитаем коэффициенты гармонических искажений:

Кг,-

.100-

3-0,4 150-2-20

100.

= 6,1<

4(2+0,4) 150 + 75 0,4 150 - 4-75 + 6-20 2 + 0,4 * 4(150 + 75) .0,560/0.

Полученные значения не удовлетворяют заданной норме Кг5%. Поэтому при налаживании усилителя надо принять меры уменьшению асимметрии плеч. Так, при =0,3 получим Кг2=4,8%, Кг.=0,44% и

= 4,8 +0,44

4,8%.

Эквивалентное сопротивление нагрузки аа одно плечо согласно (10-217)

0,172

= 2 040 ом.

Необходимый коэффициент трансформации (10-196) выходного трансформатора (от одного плеча) при Т1тр=0,9

2 040 12

-0,9= 12,4:1,

Ламповые фазоинверторы

Кажад, предшествующий двухтактному, должен создавать двуполярное симметричное относительно земли напряжение. Это часто достигается применением трансформатора со средней точкой во вторичной обмотке (рис. 10-45, а).

Если мощный двухтактный усилитель работает без сеточных токов, то для его возбуждения не требуется заметной мощности, и фазоинвертор рассчитывается как усилитель напряжения. При этом необходимо создать достаточное для возбуждения мощного каскада напряжение выходного сигнала с малыми нелинейными искажениями.

Для возбуждения двухтактного каскада без сеточных токов широко применяются фазоинверторы с резистивно-емкостной связью. Одна из таких схем приведена на

рис. 10-45, б. На управляющую сетку лампы Л2 подается напряжение от делителя Ri, .R2, причем коэффициент деления должен равняться коэффициенту усиления каскада с лампой Л2.

Ri + R!i R2

(10-230)

Rh.9

Тогда выходное напряжение лампы Л а будет в точности равняться выходному напряжению лампы Ли но его полярность будет обратной. Во избежание нарушения симметрии в области высших и низших частот фазоинверторный каскад должен вносить минимальные частотные искажения, для чего следует задаваться пониженными значениями Мв и Ms при расчете каскада на лампе Л2.

Рнс. 10-45. Схемы каскадов, возбуждающих мощный двухтактный усилитель.

При изменении с течением времени параметров лампы Лг симметрия выходных напряжений схемы этого типа может нарушиться. Более совершенные схемы фазоин-верторов с резистивно-емкостной связью рассмотрены в § 10-5.

При работе мощного каскада с сеточными токами фазоинвертор, как правило, выполняется с трансформаторной связью и зачастую сам должен отдавать значительную мощность. Однако важнейшим требованием в этом случае является требование к малой величине выходного сопротивления (см. стр. 492).

Исходя из заданного значения сопротивления Rr.a эквивалентного генератора в сеточной цепи двухтактного каскада, определяется необходимый коэффициент трансформации, который в расчете на одну половину вторичной обмотки должен составлять

п = -=\/ -

Ri + ri

(10-231)

где г 2 - сопротивление провода половины вторичной обмотки, а п - сопротивление провода первичной обмотки трансформатора.

Для улучшения частотной характеристики в области высших частот обе половины вторичной обмотки шунтируют сопротивлениями (Rm на рис. 10-45, а). При этом эквивалентное сопротивление нагрузки лампы, пересчитанное к первичной обмотке, составляет:

Rn.. = n Лр (10-232)

где Rbz. ubh - минимальное входное сопротивление одной лампы мощного каскада с сеточным током.

Мощный транзисторный каскад в режиме А

От аналогичного лампового цащный транзисторный усилительный каскад отличается более высоким к. п. д., достигающим 45 7о- В нем обычно применяются трансформаторная связь с нагрузкой и включение транзистора по схеме с общим эмиттером (рис. 10-46, а). В схеме с обцей базой (рис. 10-46,6) максимальная отдаваемая транзистором мощность практически такая же, но коэффициент усиления ниже и мало входное сопротивление транзистора, так что

Ре.,=

(10-233)

Рис. 10-46. Схемы мощных каскадов транзисторных усилителей в режиме А.

а - при включении транзистора с общим эмиттером: б - с общей базой.

ПОЧТИ неизбежно применение второго, входного трансформатора. Зато в схеме с общей базой меньше нелинейные искажения И спад частотной характеристики, обусловленный транзистором, сдвигается в область белее высоких частот.

Коллекторная цепь. Техника графического анализа коллекторной цепи мощного транзисторного усилителя в режиме А не отличается от описанной для предварительного усилителя с трансформаторной связью (рис. 10-35) и для анодной цепи лампового усилителя в режиме А (рис. 10-40). Низкие значения минимального коллекторного напряжения (не более нескольких десятых долей вольта, исключая мощные кремниевые транзисторы, у которых в схемах с общим эмиттером С/к. мин может составлять несколько вольт) и малые обратные токи коллектора позволяют пренебрегать этими величинами. Тогда эквивалентное сопротивление нагрузки для переменного тока, при котором транзистор отдает максимальную мощность, должно составлять

где С/о и /о-напряжение и ток коллектора в точке покоя. При отсутствии сопротивления в цепи эмиттера и при достаточно малом сопротивлении провода первичной обмотки выходного трансформатора С/о~£к, так что отдаваемая транзистором мощность достигает величины

РвыхиО,5/о£к, (10-234)

а мощность, потребляемая от источника питания

Рпит = /о£к 2Рных. (10-235)

к. п. д. коллекторной цепи

Ti = 0,5. (10-236)

Максимальная отдаваемая мощность в режиме А не превышает половины предельно допустимой рассеиваемой транзистором мощности. Напряжение источника питания коллекторной цепи не должно превышать половины предельно допустимого напряжения коллектора. По выбранным значениям

Рвыи и £к (величину Рвых НЭДО прИНИМЗТЬ

примерно в 1,5 раза больше заданной мощности в полезной нагрузке) определяются необходимое значение тока в точке покоя

/ = -2b!2L (10-237)

и сопротивление нагрузки

Рн.э -

(10-238)

Коэффициент трансформации выходного трансформатора

Пвых=у -

,- Г1

Рн.э Птр Ри

(10-239)

где Г; и Гг - сопротивления проводов первичной и вторичной обмоток; т)тр - к. п. д. выходного трансформатора.

Пример 11. Рассчитать коллекторную цепь усилителя в режиме А для Рн=0,3 вт; £к = 12 в.

Решение. Приняв

Рвых = 1.4Рн= 1.4-0,3 = 0,42 era,

найдем с помощью (10-235) максимальную .мощность, рассеиваемую коллектором,

Pn .j, = 2-0,42 = 0,84 em, максимальный импульс коллекторного тока 4Рвых 4-0,42

: = 2/о

£к

:0,14а

и максимальный импульс коллекторного напряжения

С/к.

. = 2£к = 2-12 = 24в.