8.8.2. Искажения в выходном каскаде класса "а"
Нелинейные искажения выходного каскада зависят от схемы включения транзистора и от соотношения RГ и RВХ.
В схеме с ОЭ нелинейное искажение выше, чем в схеме с ОБ. Нелинейные искажения обусловлены нелинейностью входной характеристики и непостоянством коэффициента передачи тока при изменении амплитуды сигнала, что особенно сильно проявляется у мощных транзисторов.
Пользуясь
передаточной характеристикой, нелинейные
искажения удобно рассчитывать методом
пяти ординат (
).
При практических расчетах можно учесть
только четыре первых гармоники рис.
8.31.
Рис. 8.31
Амплитуды
гармоник рассчитываются следующим
образом: 
;
(8.100)
;
(8.101)
;
(8.102)
; (8.103)
;
(8.104)
Таким образом, можно найти КНИ:
;
(8.105)
8.8.3. Двухтактные выходные каскады класса а
Однотактные выходные каскады имеют малый КПД и применяются в том случае, когда необходимо получить относительно небольшую мощность. Прохождение постоянной составляющей через первичную обмотку приводит к намагничиванию сердечника трансформатора, уменьшению индуктивности L и тем самым ухудшению усиления. Наилучшие показатели можно получить от выходного каскада, выполненного по двухтактной схеме. Схема двухтактного выходного каскада имеет следующий вид: рис. 8.32. Напряжения на входах U1 и U2 должны быть в противофазе и иметь одинаковую амплитуду.
Рис. 8.32
Поэтому токи коллекторов каждого транзистора противоположны по фазам:
;
(8.106)
.
(8.107)
Потребляемый коллекторами от источника питания ток равен:
.
(8.108)
Магнитный поток в сердечнике пропорционален разности:
,
(8.109)
т.е., общая мощность, отдаваемая в нагрузку, в 2 раза превышает мощность, отдаваемую транзистором каждого плеча каскада, а постоянное подмагничивание отсутствует. Выходную цепь двухтактного каскада можно представить последовательной или параллельной схемой рис. 8.33.
а б
Рис. 8.33
Последавательная схема (рис.8.33, а) не отображает асимметрию плеч и неприменима для расчета каскада в классе АВ и А. Параллельная схема (рис.8.33, б) предназначена для расчета любого режима работы и позволяет учесть асимметрию плеч.
Расчет двухтактного выходного каскада можно свести к расчету одного плеча, отдающего половину мощности в нагрузку:
.
(8.110)
Расчет одного плеча двухтактного каскада производится так же, как и однотактного. Нагрузка одного транзистора равна:
.
(8.111)
При расчете нелинейных искажений необходимо иметь в виду, что токи нечетных гармоник в выходном трансформаторе суммируются, а четных –вычитаются. Поэтому коэффициент нелинейных искажений двухтактного каскада в режиме А значительно меньше, чем однотактного:
.
(8.112)
Однако в реальных схемах всегда имеется асимметрия плеч, поэтому:
. (8.113)
Здесь «b» коэффициент асимметрии плеч. В схеме с ОЭ необходимо подбирать транзисторы с одинаковыми величинами β. Если параметры транзисторов плеч схемы отличаются не более чем на 30 %, то коэффициент «b» обычно не превышает 0,10…0,15.
При наличии симметрирующих сопротивлений Rэ коэффициент «b» в 2…3 раза меньше. Для схемы с ОБ при R2 >> RВХ и не подобранных транзисторах «b» не превышает 0,05…0,07. При малом R2 коэффициент «b» может возрасти до 0,15…0,20. Помимо меньших нелинейных искажений двухтактные каскады класса А менее чувствительны к пульсациям напряжения питания, чем выходные каскады в классе В.