При малой величине сопротивления rг, вторым слагаемым в соотношении (2.25) можно пренебречь. Тогда для выходного сопротивления эмиттерного повторителя можно записать:

R = R║ r.(2.26)

Его величина, как правило, находится в пределах 10-50 Ом.

Эмиттерный повторитель, характеризующийся высоким входным сопротивлением и низким входным, обычно используются в качестве согласующего звена при работе усилителя на низкоомную нагрузку.

Выходной ток I_ВЫХ, протекающий через сопротивлениеR_Нсхемы рис. 2.16, равен:

а входной ток согласно (2.23) и (2.24):

Откуда коэффициент усиления по току эмиттерного повторителя:

(2.27)

Максимальное значение этого коэффициента, равное (1 + β), достигается при условии

R_Э >> R_H иR₁ ||R₂ >> r_ВХ.

3. Усилитель мощности с трансформаторным включением нагрузки

На выходе многокаскадных усилителей высокого уровня мощности включаются усилительные каскады, основное назначение которых заключается в обеспечении максимально возможного КПД. В таких каскадах, получивших название усилителей мощности, это достигается за счет снижения коэффициента усиления. Одна из схем усилителя мощности приведена на рис. 2.17.

Поскольку в выходной цепи транзистора усилителя мощности протекают большие токи, для уменьшения потерь в коллекторную цепь включают первичную обмотку трансформатора Тр, с помощью которого осуществляется передача выходного сигнала в нагрузку, а сопротивление резистора в эмиттерной цепи Rвыбирается малым, или этот элемент в схему не вводится вообще. Сопротивление обмоток трансформатора незначительно. Введение в эмиттерную цепь конденсатора не имеет смысла, поскольку при малом сопротивлении резистора Rемкость конденсатора должна быть очень большой, чтобы обеспечить выполнение условия (2.12). При этом приходится идти на уменьшение коэффициента усиления каскада.

Рисунок 2.17. Схема усилителя мощности

с трансформаторным включением нагрузки

Усилитель мощности рис. 2.17 работает в режиме класса А, но изменение схемы каскада влечет за собой изменение хода линий нагрузок на выходной характеристике транзистора. Постоянный и переменный коллекторные токи протекают по одним и тем же элементам схемы: трансформаторТр, источник напряженияЕ_Ки резисторR_Э. На постоянном токе сопротивление этих элементов мало, в результате чего линия нагрузки по постоянному току проходит практически под прямым углом к оси напряжения коллектор-эмиттер, как показано на рис. 2.18. Сопротивление трансформатора на переменном токе, в основном, определяется коэффициентом трансформацииnи сопротивлением нагрузкиR_Н. Поэтому сопротивление цепи, на которую нагружен выход транзистора по переменному току можно считать равным:

R˜ = n R. (2.28)

Его величина существенно больше величины сопротивления цепи, на которую нагружен транзистор по постоянному току. Вследствие этого на рис. 2.18 линия нагрузки по переменному току к оси напряжения коллектор-эмиттер проведена с меньшим углом наклона, чем линия нагрузки по постоянному току.

Рисунок 2.18. Графическое определение мгновенных значений

тока и напряжения выходной цепи транзистора в составе

усилителя мощности с трансформаторным включением нагрузки

На рис. 2.18 выполнены построения, аналогичные проведенным на рис. 2.6. Они позволяют определить амплитуды переменных составляющих коллекторного тока Iи напряжения коллектор-эмиттерU. При пренебрежении мощностью потерь в трансформаторе произведение этих амплитуд определяет уровень выходной мощности

Р =. (2.29)

Очевидно, правая часть соотношения (2.29) позволяет говорить о треугольнике мощности, площадь которого пропорциональна мощности на выходе усилителя. На рис. 2.18 площадь этого треугольника выделена штриховкой.

Если не учитывать также потери мощности в пассивных элементах схемы, КПД усилителя:

η= . (2.30)

Это соотношение позволяет оценить максимальное значение КПД, которое можно получить в усилителе мощности рассматриваемой схемы. Действительно, в режиме с максимальным КПД при выборе точки покоя в центре рабочей области на выходной характеристике транзистора точка А достигает участка, где происходит резкое увеличение коллекторного тока, а точкаВ – вольтамперной характеристики дляI_Б= 0, и, как следует из рис. 2.18,

I ≈ І, U ≈ Е_к.η ≈ 0,5.

Реальные значения КПД усилителя мощности со схемой рис. 2.17 не превышают 35 – 45 %.