Бестрансформаторные выходные каскады характеризуются более широким диапазоном рабочих частот, меньшими габаритными размерами и массой. Недостатки этих каскадов – меньшие выходная мощность и коэффициент усиления по мощности и больший уровень нелинейных искажений, если не применяется отрицательная обратная связь. В бестрансформаторных схемах легко осуществлять непосредственную связь между каскадами (без разделительных конденсаторов) и гальваническую обратную связь, при которых число элементов уменьшается и стабилизируется режим работы по постоянному току.
Бестрансформаторные двухтактные выходные каскады, реализованные на комплиментарных транзисторах, управляются однофазным напряжением и имеют предельно простые схемы. Схема такого усилителя приведена на рисунке 2.
![]() |
Рис. 2. Принципиальная электрическая схема выходного каскада
При выборе транзисторов для такого оконечного каскада воспользуемся неравенством
где – максимальная мощность, рассеиваемая на коллекторе транзистора.
Определим максимальное значение коллекторного тока транзистора:
Граничная частота коэффициента передачи тока транзистора должна в 5 раз превышать рабочую частоту
Выбираем транзисторы КТ816А и КТ817А с до 25 Вт (с использованием теплоотвода),
= 25 В,
= 3 МГц,
= 3А.
Напряжение источника питания с учетом максимального КПД для двухтактной схемы, работающей в режиме В
где - напряжение насыщения коллектор – эмиттер, для КТ816А (КТ817А) равное 0,6 В.
Напряжение на выходе оконечного каскада при максимальной выходной мощности
Используя выходные характеристики транзистора КТ816А (см. приложение), проводим нагрузочную прямую через точки UКЭ = ЕП / 2 =10В и А
Выбираем по входной характеристике для КТ816А и КТ817А
IБ0 = 0,1 мА, UБЭ0 = 0,6 В
Определим параметры элементов смещения транзисторов VТ1 и VТ2 – R1, R2, VD1, VD2- для выбранных значений IБ0 и UБЭ0.
Выберем в качестве VD1 и VD2 кремниевые диоды КД512А. Из ВАХ диода следует, что для обеспечения напряжения на нем UБЭ0 = 0,6 В ток через диод должен быть 0,25 мА. При этом выполняется условие Iд = (2-3)IБ0.
Найдем теперь сопротивления R1 и R2 по формуле
Выбираем по ГОСТу резисторы с номиналами 20 кОм.
Определим глубину обратной связи в данном каскаде. Для этого воспользуемся расчетной формулой , где
- усредненная крутизна характеристики транзистора. Итак, глубина обратной связи
Входное сопротивление каскада , где
- усредненная входная проводимость транзистора, определяемая по его входной характеристике;
- сопротивление делителя переменному току.
Коэффициент усиления оконечного каскада по напряжению
Необходимое для обеспечения требуемой мощности напряжение на входе оконечного усилителя равно:
.
Соответственно, входной ток усилителя мощности равен .
Емкости разделительных конденсаторов найдем из условия обеспечения заданных частотных искажений на нижней граничной частоте. На усилитель мощности приходится 3 дБ частотных искажений. Допустим, что частотные искажения распределяются между входной и выходной цепью усилителя по 1,5 дБ, или М = 0,7.
В соответствии с ГОСТом выбираем значение
Здесь
,
- выходное сопротивление предварительного усилителя.
Выбираем по ГОСТу ближайшее, большее значение
Оценим нелинейные искажения по второй гармонике выходного напряжения. Так как пара транзисторов КТ816А и КТ817А является специально разработанной комплиментарной парой, то для нее можно принять коэффициент асимметрии плеч равным 0,2.Тогда коэффициент гармоник без учета ООС будет
С учетом действия ООС коэффициент гармоник будет равен , что не превышает заданного по ТЗ уровня.