Однотактні вихідні каскади

Принципова відмінність між однотактним вихідним каскадом і каскадом попереднього підсилення заключається не в схемотехніці, а в режимах їх роботи. В цих каскадах частіше всього застосовуються трансформаторні вихідні ланцюги, а транзистор вмикається по схемі зі СЕ. Максимальна неспотворена потужність досягає лише долів вата. Це пояснюється тим, що сигнал, підсилений каскадами ПУ досягає великого рівня, що приводить до захоплення нелінійних ділянок ВАХ ПЕ вихідного каскаду.

Принципова схема трансформаторного вихідного каскаду має вигляд:

Особливістю потужного вихідного каскаду являється те, що параметри цього каскаду найзручніше визначати графоаналітичним методом.

Режим роботи ПЕ – режим А.

Діаграма роботи біполярного транзистора в режимі А:

Для забезпечення найменших спотворень параметри схеми визначають з використанням характеристик ПЕ, тобто будують наскрізну динамічну характеристику, на якій вибирають найбільш лінійну ділянку. Розрахунки проводять по приведеним раніше формулам.

Для отримання від каскаду найбільшої потужності, точку спокою А вибирають наступним чином:

(із довідника)

Так як коефіцієнти використання напруги і струму для цієї схеми ввімкнення ПЕ матимуть наступний вигляд:

і

З графіків видно, що ці коефіцієнти менші 1.

для біполярного транзистора визначається наступним чином:

Залишається підвищення потужності за рахунок струму спокою . Але це збільшення обмежується потужністю, що розсіюється на колекторі транзистора, який повинен бути меншим .

В результаті струм спокою:

Останній вираз для і дозволяє вибрати точку спокою А, через яку проводиться навантажувальна пряма для змінного струму, яка забезпечує задану змінну потужність в вихідному ланцюзі:

споживана потужність від джерела живлення:

тоді ККД каскаду В класі А:

При використанні такого каскаду в каналах радіомовлення ККД складає лише 4% (найбільший недолік). Для підсилення сигналів постійного рівня ККД 45%.

Низький ККД пояснюється тим, амплітуди струму і напруги залежать від рівня вхідного сигналу і ККД пропорційний квадрату вхідного сигналу.

По значенню змінної потужності вибирається транзистор з максимально допустимою потужністю розсіювання, яка дорівнює:

Зазвичай визначається по довідниковим даним з врахуванням температури довколишнього середовища і системи тепловода (радіатора).

Так як навантаження підключається через трансформатор доводиться враховувати для визначення потужність необхідну на навантаженні і ККД трансформатора:

В зв’язку з низьким ККД режим А в кінцевих каскадах великої потужності не використовується. Він використовується, коли потрібно отримати малий рівень нелінійних спотворень.