(см. рис. 1.1). Среднее значение тока в режиме линейного усиления связано с его максимумом отношением (1.21). В этом случае

Х= 1,57. (2.139)

Коэффициент х может быть еще повышен, если точку покоя расположить левее начала аиодно-сеточной характеристики ламповых касгкадов путем выбора £с0 > t/C3 (рис. 2.45, в) или когда у полупроводниковых каскадов £/60 > 0. Это соответствует классу усиления С.

Переход от класса усиления А к классу В и затем к классу С повышает не только коэффициент полезного использования тока %, но и коэффициент использования напряжения , так как при одном и том же напряжении питания повышается амплитуда напряжения у выходного сигнала.

Несмотря на более высокие значения к. п. д. т] у классов В и С в усилительных каскадах с одной лампой (однотактные схемы), эти классы применяют весьма редко, так как кривая выходного тока получается сильно искаженной. Помимо основной гармонической и постоянной составляющей тока, в кривой выходного тока появляются сильно выраженные высшие гармонические, значительно повышающие коэффициент нелинейных искажений.

Постоянная составляющая тока, а также четные высшие гармонические в цепи нагрузки исключаются, если воспользоваться схемой усилительного каскада, в которую входят два усилительных прибора, пропускающие поочередно ток через первичные обмотки трансформатора во встречных направлениях (см. рис. 2.47). В результате трансформатор освобождается от постоянной составляющей, и выходной ток получается чисто переменным. Такие схемы называются двухтактными.

В каскадах усиления мощности двухтактные схемы, работающие в классе В, получили большое распространение, так как, помимо высокого к. п. д., они позволяют получить и значительно большую выходную мощность. Там, где важна максимальная линейность усиления мгновенных значений мощности, применяются усилители класса А.

Рассмотрим схемы построения однотактных и двухтактных усилительных каскадов мощности и анализ режимов их работы для ламповых и полупроводниковых каскадов.

б> Ламповые каскады

Однотактная схема лампового каскада усиления мощности представлена на рис. 2.46, а. Режим ее работы иллюстрирует нагрузочная диаграмма, приведенная на рис. 2.46, б.

Кроме выходного трансформатора Тр2, обеспечивающего согласование выходного сопротивления каскада с нагрузкой, в схеме по-

казан также и входной трансформатор Три связывающий рассматриваемый каскад с выходом предыдущего каскада в группе предварительного усиления. В тех случаях, когда не требуется повышать входное напряжение у каскада мощности, связь с предыдущим каскадом может быть осуществлена и через конденсатор С.

Сопротивление RK и конденсатор Ск образуют в рассматриваемом каскаде узел автоматического смещения. При работе в классе А напряжение смещения рассчитывается так же, как в однотактных каскадах предварительного усиления [см. формулу (2.22)].

Средняя мощность, потребляемая каскадом в классе А, не зависит от входного сигнала, поскольку она определяется произведением средних значений тока /а и напряжения Es, которые в трансформаторном каскаде (при применении в нем триодов) сохраняются неиз-

Рис 2.46. Электрическая схема (а) и нагрузочная диаграмма (б) лампового каскада усиления мощности, работающего в классе А

менными и равными соответственно току покоя /а0 и напряжению покоя £/а0. С появлением входного сигнала изменяется лишь распределение мощности, получаемой от источника питания, между нагрузочным сопротивлением (полезная мощность) и мощностью, превращающейся в тепло. При отсутствии полезно отдаваемой мощности (режим покоя) вся мощность, получаемая от источника питания, переходит в приборе в тепло.

При выборе приборов по тепловой мощности, которую они могут рассеять в классе А, исходят из режима покоя. Допустимые значе-

ния напряжения покоя £/а0 и тока покоя /а0 произведением т Г1 р

аоао :==га дот

связаны в этом классе (2.140)

предельная мощность, которую прибор способен рас-

сеять при максимально допустимой температуре. Равенству (2.140) соответствует гипербола, нанесенная пунктиром на рис. 2.46, б. Нагрузочная диаграмма построена применительно Щ триоду в ламповом каскаде. При предельном использовании нагрузочной способности прибора по нагреву точка покоя соответствует ; очке касания линии нагрузки и гиперболы.

Линия нагрузки MN по переменному току проходит в трансформаторном каскаде через точку покоя Я0, соответствующую напряжению питания Ей, с углом наклона, котангенс которого пропорционален нагрузочному сопротивлению. Линия нагрузки по постоянному току проводится в рассматриваемом каскаде (при пренебрежении активными сопротивлениями обмоток трансформатора и RK) вертикально через точку Ей.

Полезная мощность, отдаваемая потребителю, характеризуется площадью одного из заштрихованных треугольников, так как высота их пропорциональна амплитуде переменного тока, а основание - амплитуде переменного напряжения на первичной обмотке трансформатора.

При некотором наклоне линии нагрузки площадь треугольников, а следовательно, и отдаваемая мощность максимальны. Значение R , соответствующее максимальной мощности, может быть найдено аналитически. При этом надо различать два режима:

1) когда вводимый в сеточную цепь сигнал остается неизменным и находится оптимальное значение нагрузочного сопротивления

2) когда одновременно с нахождением оптимального значения нагрузочного сопротивления Ян изменяется и доводится до максимально возможного значения входной сигнал.

В первом режиме максимальная мощность, отдаваемая нагрузке, может быть найдена нз равенства

PH=y/ = 4-(f)VH, (2Л41)

где Ест неизменно.

Продифференцировав Р„ по RK и приравняв производную при Ест = const нулю, находим, что нагрузке отдается максимальная мощность тогда, когда сопротивления связаны соотношением

Ru = Rt. (2-142)

Во втором режиме максимальная мощность соответствует соотношению сопротивлений [2]:

R* = 2Rt. (2.143)

Коэффициент использования напряжения Ъ, при согласовании по второму режиму примерно равен 0,5. Коэффициент использования тока % в режиме линейного усиления лежит в границах 0,8-0 85. При таких значениях и % максимальное значение к. п. д. каскада

чшах = \ 1шР = у0,5 0,85 0,85 =. 0,175. (2.144)

С учетом потерь в звене автоматического смещения к. п. д. лампового каскада в классе А еще меньше. Обычно его значение при использовании триода не превышает 0,15.