Оптимальное сопротивление нагрузки транзистора в усилителе мощности

Усилители мощности оптимизируют по критериям максимальных: выходной мощности, КПД, К_р. Помимо угла отсечки, на достижение оптимального режима влияет сопротивление нагрузки транзистора.

С ростом R_Km увеличивается U_K], а следовательно, и Р_]} г|, К_р. Однако это справедливо до тех пор, пока импульсы тока сохраняют косинусоидальную форму. Только в этом случае справедливы приведенные в параграфе 6.6 соотношения. Посмотрим, что происходит с формой импульсов при увеличении и .

При подаче на базу транзистора напряжения.

происходят колебания коллекторного тока i_K(t) и коллекторного напряжения.

В результате рабочая точка, т. е. пара значений — мгновенных коллекторного тока i_K(t) и напряжения u_K(t) описывает на плоскости в координатах i_K(u_K) некоторую траекторию, называемую динамической выходной вольтамперной характеристикой. Эта характеристика изображена на рис. 6.11.

Рис. 6.11. Форма импульсов коллекторного тока при разных амплитудах коллекторного напряжения

Попытка увеличить выходную мощность путем увеличения амплитуды С/_К1 оказывается неудачной, поскольку при превышении амплитуды некоторого граничного значения ?/_К1 в импульсах коллекторного тока появляется провал с соответствующим уменьшением амплитуды тока /_К1 и выходной мощности.

Граничную амплитуду напряжения U_Klrp можно рассчитать, используя рис. 6.11. Очевидно, что провала в импульсах нет, когда в момент минимума напряжения U_K коллекторный ток достигает максимума:

где г_н — сопротивление между коллектором и эмиттером транзистора в области насыщения, т. е. при U_K -" 0, а.

Подставляя (6.18) в (6.17), получаем.

Выбрав постоянное напряжение на коллекторе U_K0 и максимальный коллекторный ток г_Ктах, можем рассчитать U_Klrp и по (6.16) оптимальное сопротивление нагрузки Л_ор1, соответствующее максимуму выходной мощности. При этом используем формулу.

где выбираем 0 = 120°.

Оптимальное сопротивление R'_opt по критерию максимума КПД можно найти, подставляя в (6.16) выражение.

где 0 = 180°.