Расчет трансформаторного усилителя

Схема трансформаторного усилителя, работающего в режиме класса А, представлена на рис. 2.6. Трансформаторный каскад отличается от резисторного только подключением нагрузки.

При расчете трансформаторного каскада нагруженный трансформатор

Рис. 2.6. Трансформаторный усилительный каскад

в коллекторной цепи можно заменить приведенным к первичной обмотке сопротивлением . Это сопротивление носит активный характер, если активное сопротивление нагрузки много меньше индуктивного сопротивления первичной обмотки трансформатора [2]:

(2.26)

Здесь η _т — коэффициент полезного действия трансформатора, К_т= коэффициент трансформации. Мощность в первичной обмотке трансформатора , и мощность нагрузки Рн связаны между собой:

 

(2.27)

Амплитуды переменных составляющих токов в первичной и вторичной обмотках трансформатора в указанных условиях можно выразить через коэффициент К_т:

, или (2.28)

Мощности и равны

, (2.29)

Принимая во внимание, что

, ,

Получим с учетом (2.28) и (2.26):

.

Расчет входной цепи трансформаторного каскада проводится аналогично расчету для резисторного каскада, п к. входные цепи резисторного и трансформаторного усилителей одинаковы. Расчет режима покоя также аналогичен расчету, изложенному в §2.1. Однако из-за малости активного сопротивления первичной обмотки трансформатора, включенного в коллекторную цепь (см. рис. 2.6), нагрузочная прямая по постоянному току в плоскости выходных характеристик имеет существенно больший наклон относительно оси абсцисс. Если R_э = 0, эта прямая идет практически перпендикулярно оси напряжений. Этот случай рассмотрен в задаче 2.3.1.

ЗАДАЧИ

 

Задача 2.3.1. Для трансформаторного каскада на транзисторе КТ 216 А определить R_н, U_п, напряжение нагрузки U_н.т, ток в нагрузке I_н.т, мощность, выделяемую в нагрузке Р_н, мощность, рассеиваемую на коллекторе транзистора Р_к, а также к.п.д. каскада η. Известно, что I_бп = 55 мкА, U_кэп=15В, I_к.т=2, 5 мА, U_кэ.т=7.5 В, R_э=0, η _т=0, 98, К_т=0, 25. Активным сопротивлением обмотки трансформатора пренебречь. Характеристики транзистора приведены в приложении на рис. П.4.

 

Решение. Приведенное к первичной обмотке сопротивление нагрузки определим по формуле, аналогичной (2.24):

Сопротивление нагрузки согласно (2.26) равно

Для определения напряжения U_п воспользуемся уравнением (2.6). Здесь R_к представляет собой активное сопротивление первичной обмотки трансформатора. Поскольку в условии сказано, что им можно пренебречь, то R_к в данном случае примем равным нулю. R_э = 0 по условию, поэтому получаем:

Соответствующая нагрузочная прямая в плоскости выходных характеристик пройдет параллельно оси /к.

Амплитудное значение тока нагрузки определяется согласно (2.28):

Напряжение на нагрузочном сопротивлении соответственно равно

Мощность Р₀, потребляемая от источника питания

Мощность, рассеиваемая на коллекторе транзистора

Мощность, потребляемая нагрузкой

Коэффициент полезного действия каскада

Сравнив коэффициент полезного действия трансформаторного каскада с к. п. д., полученным в задаче 2.2.4 для резисторного каскада, видим, что с энергетической точки зрения трансформаторный каскад оказывается более выгодным. Это связано с тем, что тот же режим покоя для трансформаторного каскада создается меньшим напряжением питания. Кроме того, передача энергии из выходной цепи транзистора в нагрузку оказывается более эффективной с помощью трансформатора, чем через цепочку Ср2 − R_н.

Задача 2.3.2. Для трансформаторного каскада на транзисторе КТ 218 А9 определить величины: R_э, R_н, U_вх.т, К_U, K_I, Р_Н и к.п.д., если U_п = 5 В, I_бп = 1 мА, U_кэп = 4 В, I_к.т = 10 мА, U_кэ.т = 2 В, η _т= 0, 95, К_т = 2. Считать, что R_б h_11э, в схеме есть С_э.

Задача 2.3.3. Для трансформаторного каскада на транзисторе 2Т 860 А определить R_б2, R_н, Р_н и к.п.д., если известны: U_п = 6 В, I_кп = 0, 8 A, R_б1 = 200 Ом, R_э = 0, I_б.т.= 4 мА. Нагрузочная прямая по полному переменному току пересекает ось U_кэ в точке U_кэ.хх = 10 В. Считать, что активное сопротивление первичной обмотки трансформатора пренебрежимо мало, η _т = 1, К_т = 3.

Примечание. Уравнение нагрузочной прямой по полному переменному току имеет тот же вид, что и соответствующее уравнение для резисторного усилителя (2.14), только под подразумевается приведенное к первичной обмотке сопротивление нагрузки (2.26).

 

⇐ Предыдущая12345678Следующая ⇒

Поделиться: