Средний ток через каждый транзистор равен / +/к л, а следовательно, средний ток через источник питания

/о= 2 + л): (12-17)

поэтому мощность, отбираемая от источника питания, выразится следующим образом:

Ро = /?к/оср = £к(/кт + /кд). (12-18)

Деля (12-2) на (12-18), получаем к. п. д. коллекторной цепи:

к кт кЛ

При максимальном сигнале и соблюдении условий тткс ~

и /ктмакс кА МаКСИМЗЛЬНЫЙ К. П. Д. бЛИЗОК К ПрСДСЛЬНОМу ЗНЗ-

чению 78% и практически может составить 65-70%, конечно, без учета потерь в трансформаторе.

Перемножая правые и левые части выражений (12-16) и учитывая (12-2), легко получить:

Рн. макс fK. доак. доп- (12-20)

Эта мощность, естественно, вдвое больше, чем (12-10), поскольку в двухтактном каскаде используются два транзистора. Теперь оценим максимальную мощность с точки зрения допустимой мощности рассеяния на коллекторе. Для каждого транзистора имеем:

В классе В от величины сигнала (т. е. от тока /т) зависит не только мощность Рв, но и мощность Pq. Подставив в выражение

для Рк формулы (12-18) и (12-2) (последнюю в виде Р =1ктКи

и продифференцировав Р по току Im, нетрудно получить ампли- . туду тока, обеспечивающую максимальную мощность рассеяния:

При такой амплитуде имеем:

к.макс = -к ?н. (12-21)

Если принять X f/ктмакс И ПОЛОЖИТЬ Р.макс < /к. доп. ТО,

учитывая (12-2), приходим к соотношению

Рн. макс <С -9 Рк. доп к. доп (12-22)

Это средняя мощность за период. В течение периода мгновенная мощность меняется, и в связи с небольшой тепловой инерцией транзисторов р-п переходы могут перегреваться во время пиков мгновенной мощности несмотря на допустимую среднюю температуру [135]. Для того чтобы учесть это специфическое обстоятельство, примем опять f/ктмакс = Ек (рис. 12-10) и запишем выражение для мгновенной мощности рассеяния на одном из коллекторов при максимальном токе:

Рк = uJkEk (1 - cos (ut) hmunKz COS (at.

Эта функция имеет два максимума в течение положительного полупериода, когда протекает ток i. Максимумы получаются при (ijt = =hn/3 и составляют:

Рк. макс = 0,25£к/ктмакс 0,5/н. макс (12-23)

Если ограничить значение рк. акс допустимой мощностью Рк. доп. то это будет служить полной гарантией от перегрева. Однако такая гарантия излишня, так как транзистор все же обладает тепловой инерцией и температура перехода всегда ниже той, которая соответствует пику мощности Рк.рлакс. даже при низкой частоте. Поэтому имеет смысл уменьшить коэффициент в правой части (12-22), но не до 2, как следует из (12-23), а до компромиссного значения 3 и для расчетов принять:

Рн. макс ЗРк. доп. (12-24)

Дальнейшее увеличение выходной мощности достигается параллельным включением транзисторов в плечах каскада. При этом необходимо обеспечить равномерное распределение токов (а значит, и мощностей) между транзисторами. Для этого в цепи эмиттеров включают добавочные сопротивления R, которые повышают величину Rx и тем самым уменьшают входной и коллекторный токи. Очевидно, что добавочное сопротивление должно быть тем больше, чем больше ток данного транзистора или (при одинаковых входных напряжениях) чем больше его крутизна S.

При выборе значения Rg руководствуются одной из двух предпосылок [136] - либо обеспечением одинаковых эквивалентных крутизн всех транзисторов (путем индивидуального подбора Rg), либо включением сопротивлений Rg, достаточно больших, чтобы в нужной степени выровнять эквивалентные крутизны.

Первый метод приводит к следующим результатам. Если в выражение для крутизны транзистора (4-95а) подставить сумму Rg +Тэ вместо Гд, поделить числитель и знаменатель на а и положить коэффициент l/cx при Rg равным единице, то эквивалентная крутизна может быть записана в виде

S

где S - крутизна транзистора (без Rg). В цепь транзистора с минимальной крутизной Sm,h сопротивление можно не включать, а в цепи остальных транзисторов следует включить такие сопротивления, при которых выполняется условие SjKB = 5 ин. Для i-ro транзистора

=s--5Г- -

При использовании второго метода исходят из того, что отношение коллекторных токов равно отношению крутизн. Следовательно, если Rg = О, то для транзисторов с максимальным и минимальным токами имеем:

~ макс/мин~ 5макс/мии

При наличии одинаковых сопротивлений Rg отношение токов определяется эквивалентными крутизнами, т. е.

э+1/5мця эмаис-Ьб/

е/ = /;акс/м

Если значение 61 известно, а значение 61 задано, то из последнего выражения легко найти необходимую величину добавочных сопротивлений;

1 61-61

вакс -

Второй метод, как правило, предпочтителен, так как он не связан с индивидуальным подбором сопротивлений. Такой подбор тем более затруднителен, что значение Rg обычно не превышает десятых долей ома.

Вопрос о входной мощности в двухтактном каскаде решается на основе суммарных (совмещенных) входных характеристик (рис. 12-11). Идеализация этих характеристик, показанная пунктиром, позволяет оценить входную мощность по весьма приближенной формуле:

(12-27)

Р R

больше, чем

Бх.ср на омическом участке

в которой сопротивление R. сопротивление (см. рис. 12-3).

Нелинейные искажения. В классе В даже при двухтактной схеме нелинейные искажения больше, чем в классе А. Коэффициент нелинейных искажений в значительной степени зависит от симметрии схемы, т. е. от равенства постоянных и переменных составляющих токов и напряжений в обоих плечах. Критерием симметрии обычно считают равенство постоянных составляющих коллекторных токов. Если эти составляющие различаются более чем на 20-30.%, то необходимо осуществить искусственное выравнивание токов путем включения небольших сопротивлений последовательно с эмиттером того транзистора, у которого ток больше. Такой метод приводит к некоторому уменьшению к. п. д. и усиления, но позволяет заметно (в 2-3 раза) уменьшить нелинейные искажения и ток подмагничивания в выходном трансформаторе. При расчете симметрирующих сопротивлений можно пользоваться формулой (12-25) или (12-26).

Нелинейные искажения, возникающие во входной цепи, в значительной мере обусловлены изломом суммарной входной характе-

Рис. 12-П. Суммарная входная характеристика двухтактного каскада ОБ в классе В и ее идеализация для расчета входной мощности.