Вимоги до каскадів кінцевого підсилення

Особливості кінцевих підсилювальних каскадів полягають у тому, що в роботі підсилювального елемента використовується більша части­на його навантажувальної характеристики, яка вміщує інколи явно не­лінійні області. Це передбачено для забезпечення більшого розмаху вихідного струму і віддачі у навантаження потужності, близької до максимальної. Відомо, що корисним ефектом роботи підсилювального кас­каду є перетворення енергії джерела живлення в енергію корисного сиг­налу. Ефективність підсилення визначається тим, яку частину напруги живлення становить амплітуда напруги на виході активного елемента, та яку долю споживаного від джерела струму становить амплітуда його вихідного струму .

Відношення та звуться коефіцієнтами використання струму та напруги.

Відповідно до цих параметрів каскад утворює струм та напругу : та .

За цих умов в навантаження віддається потужність

.

(10.1)

Чим більші коефіцієнти використання та , тим більша потужність віддається в навантаження.

Якщо підсилювальний каскад віддає корисну потужність , а від джерела живлення споживає потужність , то його робота характеризується ККД

.

(10.2)

Очевидно, що чим більше ККД, тим ефективніше використовується активний елемент. Потужність витрачається в самому актив­ному з елементів, спричиняючи його нагрів та погіршуючи умови його роботи. Потужність називається потужністю розсіювання або втрат. Для конкретних типів активних елементів потужність нормується та зазначається в довідниках; не має перевищувати . Чим більша , тим більшу можливо одержати від транзистора.

Потужність підвищує температуру p–n –переходу. Для нор­мальної роботи транзистора температура переходу не повинна перевищу­вати допустиму . Теплота, що випромінюється активним елементом, безпосередньо чи за допомогою спеціальних тепловідводів (радіаторів) знижує температуру колекторного переходу та покращує умови роботи транзистора. Ефективність теплового випромінювання характеризується тепловим опором. Тепловий опір транзистора перехід – корпус або перехід – кристал зазначається у довідниках. Тепловий опір радіа­тора з алюмінію чи міді, у вигляді пластини, площа якої не пере­вищує 200 см², приблизно оцінюється з формули, Ом

,

де — повна поверхня радіатора, см².

Зростання температури середовища зменшує теплове випромінюван­ня, тому і допустима потужність розсіювання теж зменшується

,

(10.3)

Якщо застосовуються радіатори, тоді

.

(10.4)

Зменшення допустимої потужності втрат неминуче веде до зменшення максимально можливої корисної потужності, оскільки

.

(10.5)

Отже, чим більше ККД , тим менш потужний транзистор можна використовувати і тим економічнішим є підсилювач.