1.5. Вариант расчета в режеме "ав"

Использование режима "В" в транзисторных усилителях приводят к чрезмерно большим нелинейный искажениям, вызван­ным наличием так называемой "пятки" на входной вольтамперной характеристике (рис. 10).

I_б

I_б

U_бэ

t

t1

t3

t2

t1

t4

t3

t4

t2

Рисунок 10.

Наличие участка с малой крутизной ("пятки") приводит к тому, что входной синусоидальный сигнал воспроизводится без искажений лишь в течение времени , когда рабочая точка выходит на достаточно линейный участок характеристики. В момент же времени и входной сигнал воспроизводится с большими искажениями. Поэтому в большинс­тве практических случаев при усилении гармонических сигналов применяется режим "АВ" когда за счет постоянного смещения рабочая точка выводится на начало линейного участка (рис. 11).

I_б

I_б

U_бэ

t

I_см

E_см

Рисунок 11

Наличие тока смещения в цепи базы и в цепи коллектора несколько снижают коэффициент полезного действия каскада, но обычно это снижение незначи­тельно и энергетические показателя режима "АВ" при угле отсечки близким к 90°, близки к показателям режима "В". Поэтому расчет в режиме "АВ" (Q=90°) можно производить по соотношениям, справедливым для режима "В" с последующим уточнением величины коэффициента полезного действии и мощности, рассеиваемой на транзисторах.

В режиме "В" постоянная при прохождении в коллекторной цепи косинусоидных импульсов тока с углом отклонения 90°, равна . Для режима "АВ" постоянная составляющая равна , Мощность, потребляемая выходными каскадами от источника питания

где: - амплитудная напряжения на нагрузке. Переменная мощность, отдаваемая каскадом в нагрузку Тогда коэффициент полезного действия в режиме "АВ"

где:

Поскольку на каждый из транзисторов приходит­ся по половине напряжения источника питания, то предельное значение

.

Реальный КПД будет меньше за очень неполного использования напряжения источника ( ).

Разница между потребляемой от источника и отдаваемой в нагрузку мощности рассеивается на коллекторных переходах транзисторов. На каждом транзисторе рассеиваемая мощность будет равна: .

Из приведенной формулы видно, что потребляемая мощность пропорциональна амплитуде напряжения на нагрузке (а, следовательно, и амплитуде входного сигнала), и отдаваемая в нагрузку мощность пропорциональна квадрату амплитуды (рис. 12).

P₌ P_~

P₌

P_~

U_нм

P_кmax

Рисунок 12

Легко показать, что максимальное значение достигается при и равно

Расчет следует начинать с ориентировочного задания КПД каскада в пределах 60 + 65%. Тогда максимально допус­тимая мощность выбираемых транзисторов должна быть не менее .

По данной мощности в нагрузке к частотным свойствам (аналогично расчету в режиме "А") выбираются выходные транзисторы, По заданной мощности нагрузки и величине нагрузки опреде­ляются требуемые значения и . После чего опре­деляется требуемое значение , где может быть определено из выходных вольт-амперных характеристик выбранных транзисторов.

По входным характеристикам транзисторов определяется необходимая величина и обеспечивающая вывод точки на начало линейного участка. После этого уточняются максимальная мощность, рассеиваемая на транзисторах в реальной схеме .

При этом проверяется выполнимость неравенства . В случае невыполнения этого неравенства выбирается более мощный транзистор и проводится повторный перерасчет учетов новых значений и . В любом случае максимально-допустимое напряжение коллектор-эмиттер выбранного транзистора . Под следует принимать справочное значение при наличии радиатора. Выбор постоянных напряжений производится аналогично режиму "А". Выбор резисторов защиты следует производить по формуле .

При этой в режиме покоя на этих резисторах будет падать напряжение .

Транзисторы V₁ и V₂ могут работать в режиме "АВ", или в ре-жиме "А" ток покоя этих транзисторов выбирается из условия .

Тогда :

.

Необходимое напряжение смещения для транзисторов и должно быть равно .

Выбор транзисторов по частоте, мощности, а также определение остальных элементов схемы и режи­мов проводится аналогично режиму "А", В случае если требуемая мощность транзисторов больше, чем 0,1 - 0,2 мощности выходных параметров транзисторов, целесообразно использовать режим "АВ" и в транзисторах

При этом может быть выбран в пределах (3-5) . После выбора определяется

.

подсчитывается мощность

где:

И по этой мощности с учетом частотных свойств и выбирается транзистор V₁ и V₂. Выбор тока покоя Vо доводится по соотношение

но не менее 5 - 10 мА. Выбор остальных режимов и элемен­тов аналогичен режиму "А".

Расчет коэффициентов передачи повторителей на проводятся с учетом их работы в нелинейном режиме, когда значения каждого из этих транзисторов определяется путей устранения

где: - ток покоя соответствующего транзистора,

- максимальная амплитуда импульса тока коллектора этого транзистора.