3. Выходной каскад с трансформаторной связью. Работа в режиме а.

Типичная схема однотактного выходного каскада с общим эмитте­ром показана на рис. 13.16. Элементы схемы С_Р, ,, С_Э и R_Э выполняют те же функции, что и в предварительных каскадах усиления. Выходной трансформатор служит для согласования со­противления нагрузки с выходным сопротивлением транзистора. Если пренебречь потерями в трансформаторе, то можно считать, что мощность в первичной и вторичной обмотках остается неизмен­ной, т. е. Р_I = Р_II.

В этом случае можно записать

где R_I и R_II - сопротивления первичной и вторичной цепей трансформатора по переменному току.

Для получения максимальной мощности полезного сигнала сопротивление первичной цепи переменному току должно быть равно оптимальному сопротивлению коллекторной нагрузки транзистора (R_н.опт), при котором произведение переменных составляющих напряжения и тока в коллекторной цепи оказывается максимальным.

Поэтому R_I = R_н.опт.

Сопротивление вторичной цепи переменному току равно сопротивлению нагрузки R_н, т.е. R_II = R_н.опт. Поэтому

Разделив левую и правую части данного равенства на , получим

Отношение U_II/U_I представляет собой коэффициент трансформации выходного трансформатора n.

Следовательно

Величина R_н (сопротивление нагрузки потребителя) обычно задается. Что же касается сопротивления R_н.опт, то его следует определять графическим путем из условия получения максимальной неискаженной мощности сигнала.

В зависимости от выбора рабочей точки на проходной динамической характеристике транзистора различают три основных режима работы усилительного каскада: А, В и АВ.

Для работы каскада в ре­жиме А на базу подается такое напряжение смещения, чтобы рабочая точка Р, оп­ределяющая исходное состоя­ние схемы при отсутствии входного сигнала, располага­лась примерно на середине прямолинейного участка ха­рактеристики (рис. 13.15, а). В этом режиме напряжение смещения U_БЭР по абсолют­ной величине всегда больше амплитуды входного сигнала (U_БЭр ≥ U_mBX), а ток покоя I_Kp всегда больше амплитуды переменной составляющей вы­ходного тока (I_Kp > I_Kт). Поэтому в режиме A при подаче на вход каскада синусоидального напряжения в выходной цепи будет протекать ток, изменяющийся также, по синусоидальному закону. Это обусловливает минимальные не­линейные искажения сигнала. Однако этот режим является наименее экономичным. Дело в том, что полезной является лишь мощность, выделяемая в выходной цепи за счет переменной составляющей выходного тока, а потребляемая мощность определяется значи­тельно большей величиной постоянной составляющей. Поэтому к. п. д. усилительного каскада в режиме А составляет лишь 20— 30 %. Обычно в этом режиме работают каскады предварительного усиления или маломощные выходные каскады.

Амплитудно частотная характеристика

Типичная амплитудно-частотная характеристика выходного кас­када с трансформатором приведена на рис. 13.19.

В области низших частот существенное влияние на характери­стику оказывает индуктивность L₁ сопротивление которой (ωL₁) уменьшается с понижением частоты, шунтируя нагрузочное со­противление на высших частотах колебательный контур, обра­зованный емкостью и индуктивностями рассеяния, может вы­звать резонансный подъем усиления, ведущий к неравномерной передаче частот усиливаемого сигнала. Наиболее благоприятные условия для передачи сигнала создаются в области средних частот, где практически можно пренебречь влиянием реактивных элементов, схемы.

Однотактный каскад усиления мощности обладает рядом суще­ственных недостатков, основными из которых являются следующие; 1) невозможность применения экономичных режимов АВ и В из-за недопустимо больших нелинейных искажений; 2) малый к. п. д. каскада; 3) относительно большие нелинейные искажения, вноси­мые транзистором; 4) увеличение нелинейных искажений из-за постоянного подмагничивания магнитопровода выходного трансфор­матора; 5) относительно большие частотные искажения.