10.2 Трансформаторный выходной каскад в режимах в и ав

Более высокий КПД позволяет получить двухтактный выходной каскад в режиме класса В (рис. 10.1, б). В состоянии покоя (при U_вх = 0) транзисторы VT1 и VT2 закрыты, так как по постоянному току их эмиттерные переходы закорочены активным сопротивлением вторичных обмоток трансформатора TV1. Рабочая точка В находится в начале координат входной характеристики транзистора (рис. 10.1, в), токи базы и коллектора транзисторов VT1 и VT2 равны нулю. К транзисторам прикладывается все напряжение источника питания (U_КЭ = Е на выходных характеристиках).

При подаче входного напряжения трансформатор TV1 формирует на базах транзисторов VT1 и VT2 равные по величине, но противоположные по фазе сигналы. В положительный полупериод напряжения на базе VT1 этот транзистор обеспечивает протекание тока I_К1 от плюса источника питания Е через верхнюю половину первичной обмотки трансформатора TV2, формируя на его коллекторе перепад напряжения амплитудой U_m. В это время транзистор VT2 закрыт и к его коллектору прикладывается максимальное обратное напряжение E+U_m.

В отрицательный полупериод напряжения на базе VT1 этот транзистор закрыт, но VT2 обеспечивает протекание тока I_К2, который создает в сердечнике трансформатора TV2 магнитный поток противоположного направления, чем I_К1. Постоянное подмагничивание сердечников отсутствует как в выходном (TV2), так и во входном (TV1) трансформаторе.

Основные соотношения для расчета каскада:

1) мощность переменного сигнала в коллекторной цепи транзисторов (соответствует площади заштрихованного на рис. 10.1, б треугольника)

(10.5)

2) амплитуда коллекторного напряжения может быть получена чуть меньшей напряжения источника питания Е:

3) амплитуда тока коллектора транзистора

4) сопротивление выходной цепи переменному току

5) коэффициент трансформации выходного трансформатора

6) мощность, потребляемая от источника питания

(10.6)

где – среднее значение тока в цепи источника питания;

7) коэффициент полезного действия каскада

(10.7)

Максимальное теоретическое значение КПД составляет 78% (при В практических схемах удается реализовать=(50–60) %.

Мощность, рассеиваемая в транзисторах, определяется выражением

(10.8)

Эта зависимость носит экстремальный характер. Наиболее тяжелым для транзисторов является режим при котором

Соотношения для выбора транзисторов:

Недостатком режима класса В являются искажения сигнала, особенно заметные в момент перехода через нуль (искажение типа «ступенька»). Поэтому в практических схемах чаще используют режим АВ (рис. 10.1, в). В режиме АВ ток в рабочей точке выбирается равным не нулю, а порядка пяти процентов от максимального. КПД при этом незначительно снижается по сравнению с режимом В, но существенно уменьшается уровень нелинейных искажений. Необходимая величина напряжения смещения задается в результате падения напряжения на диоде VD1. Это напряжение с ростом температуры уменьшается, что способствует температурной стабилизации начального режима работы транзисторов VT1 и VT2. Заметим, что при полной симметрии плеч четные гармоники в двухтактном выходном каскаде отсутствуют.