В Бессонов - Радиоэлектроника для начинающих (и не только)

R вн= R си∙(1 + S∙ R и)

Сопротивление R сиПТ КП303Д можно определить по выходной характеристике, оно примерно равно 20…30 кОм.

Приведем здесь основные параметры КТ303Д:

Начальный ток стока I с. нач, мА… 3…9

Крутизна характеристики S, мА/В… >= 2,6

Напряжение отсечки U зи. отс., В… =< 8

Тогда R зи= R си(1 + S∙ R10) = 20…30 (1 + 3∙1) = 80…120 кОм.

Выходной каскад работает в режиме В, поэтому схема имеет более высокий коэффициент полезного действия (78,5 %) по сравнению с обычным эмиттерным повторителем (класс А) — (6,25 %), что особенно важно для УЗЧ, работающих от батарей. Коэффициент усиления каскада по напряжению К U~= 1, а по току К I= h 21э. Максимальная мощность на выходе ограничивается лишь предельным током ( I н. макс= Е и. ст/2 R н) и максимальной мощностью рассеивания используемых транзисторов ( Р VT4~ Р VТ5~ 0,2∙ Р н. макс).

Следует заметить, что если на входе каскада имеются частоты, превышающие граничную частоту для данных типов транзисторов, то могут быть моменты времени, когда одновременно будут открыты оба транзистора, т. е. второй транзистор не успеет быстро закрыться, и через транзисторы потечет ток выше допустимого.

Кроме искажений типа «ступеньки», в УЗЧ могут возникать также искажения, связанные с неодинаковым усилением отрицательных и положительных полуволн. Они, как правило, возникают, когда к входу усилителя подключен высокоомный источник сигнала и транзисторы имеют различные коэффициенты передачи тока.

Из главы 4 известно, что выходное сопротивление каскада без эмиттерного резистора температурной стабилизации равно:

R вых= ( R к∙ R кэ)/( R к+ R кэ) = ( R вн∙ R кэ)/( R вн+ R кэ)

а сопротивление участка коллектор-эмиттер транзистора при токе I к ~= 1 мА равно: R кэ= 100 кОм. Тогда R вых= (80…120∙100)/(80…120 + 100) = 44…60 кОм, т. е. выход каскада усиления на транзисторе VT3 является высокоомным.

Для компенсации этих искажений, забегая вперед, можно сказать, в схеме УЗЧ для радиоприемника, так же, как и в УЗЧ к электронной сирене, применяют глубокую ООС. При отсутствии ООС надо тщательнее подбирать выходные транзисторы с как можно более близкими коэффициентами передачи тока.

Рассмотренная схема каскада имеет и еще один недостаток — она не обладает температурной стабильностью. Применение ООС между каскадами повышает также и температурную стабильность.

Для большей температурной стабилизации каскада в цепи эмиттеров можно включить резисторы сопротивлением несколько ом. И наконец, можно приступить к изучению каскада дифференциального усиления (рис. 6.1).

Рис. 6.1. Схема УЗЧ для радиоприемника

К достоинствам дифференциальных усилителей можно отнести большую полосу пропускания частот, высокую стабильность работы (с учетом этих качеств и применен дифференциальный усилитель в УЗЧ для радиоприемника). Если на вход такого усилителя поступают такие помехи, как пульсация напряжения источника питания, сигналы наводки, обусловленные влиянием паразитных связей, излучения и т. д., то для усилителя они являются синфазным сигналом. Коэффициент усиления синфазного сигнала для данной схемы дифференциального усилителя определяется из выражения:

К синф= R к/(2 R э+ r э) = R6/(2 R7+ R э) = 2∙10 3/(2∙1,5∙10 3+ 60..80) ~= 0,65

где r э= U T/ I K(мА) ~= 25/0,3…0,4 = 83…62 Ом — сопротивление транзистора VT1 со стороны эмиттера. Определение I кбудет дано ниже.

Изменение напряжения база-эмиттер, происходящее под воздействием температуры, действует так же, как синфазный сигнал, и, следовательно, слабо влияет на работу схемы.

Коэффициент усиления дифференциального сигнала:

К диф= U вых/( U1— U2) = R к/2 r э= 2∙10 3/2∙(80…60) = 12,5…16,6

Коэффициент ослабления синфазного сигнала:

КОСС ~= R э/ r э = 1,5∙10 3/80…60 = 19…25

Резистор R6 выбирают таким образом, чтобы падение напряжения на нем в режиме покоя было равно падению напряжения на участке база-эмиттер транзистора VT3, т. е. равно примерно 0,65 В. Благодаря этому поддерживается в открытом состоянии транзистор VT3. Это состояние постоянно поддерживается цепью обратной связи.

Зная падение напряжения на резисторе R6, можем вычислить ток I кчерез транзистор VT1:

I к= 0,65/2∙10 3= 0,33 мА

Зададимся его значениями: I к= 0,3…0,4 мА.

Резистор R7 выбран с таким расчетом, чтобы суммарный эмиттерный ток был равен удвоенному току эмиттера транзистора VT1. Выходное напряжение УЗЧ для радиоприемника поступает в цепь обратной связи, которая состоит из делителя напряжения, образованного резисторами R9, R8 и конденсатором С3, благодаря которой коэффициент усиления усилителя с ООС по постоянному току уменьшается до величины, близкой к единице, коллекторные токи транзисторов в режиме покоя все время равны между собой.

По переменному напряжению сигнал на второй вход дифференциального усилителя снимается с R8C3 делителя напряжения R9R8C3. Такой делитель является частнозависимым, на низкой частоте ООС более глубокая, чем на высокой частоте. За счет действия этой ООС уменьшаются переходные искажения типа «ступеньки», влияние температуры и других дестабилизирующих факторов на работу всего УЗЧ, увеличивается входное сопротивление, уменьшается выходное, хотя и уменьшается общий коэффициент усиления.

На примере двустороннего телефона показано, что применение положительной обратной связи приводит к самовозбуждению усилителя и превращению его в генератор.

После изучения схем УЗЧ задайте себе вопросы: Каково назначение УЗЧ? В каком диапазоне частот они работают? Какой порядок анализа работы схемы можно предложить? После этого попробуйте ответить еще на несколько вопросов: Сколько каскадов имеет данный усилитель и каково их назначение? От какого источника подается напряжение сигнала на вход усилителя? На какую нагрузку работает усилитель? Каковы способы включения транзисторов в схему усиления? Какие межкаскадные связи, схемы входа и выхода используются в данном усилителе? Покажите цепи питания транзисторов. Какие схемы температурной стабилизации режима их работы применяют? Каковы режимы работы транзисторов в каждом каскаде? Какие элементы входят в состав усилителя, каковы их данные и назначение?