256 257 (13)

6. STOPNIE WZMOCNIENIA MOCY 6.1. STAWIANE WYMAGANIA

Stopnie wzmocnienia mocy przeznaczone są do przekazania w obciążenie okreś’onej mocy svgnału. Moc ta powinna być uzyskiwana przy jak najmniejszym zużyciu mocy źródeł zasilania, dopuszczalnym poziomie zniekształceń nieliniowych, częstotliwościowych i fazowych, jak również przejściowych.

Z tego względu wybór właściwych warunków pracy i metod obliczania stopnia wzmocnienia mocy dokonywany jest w oparciu o żądaną wartość mocy wyjściowej przy największej sprawności stopnia i przy minimalnym poziomie zniekształceń nieliniowych. Dopuszczalny poziom zniekształceń częstotliwościowych, fazowych lub przejściowych jest zapewniony dzięki odpowiednim obliczeniom transformatora wyjściowego lub .innego elementu sprzęgającego dany stopień z obciążeniem.

Warunki zasilania, usytuowanie punktu spoczynkowego na charakterystyce elementu wzmacniającego, oporność obciążenia jego obwodu wyjściowego, napięcie polaryzacji obwodu siatkowego — dobierane są w układzie stopnia wzmocnienia mocy na podstawie podanych wyżej wymagań. Przy tym współczynnik wzmocnienia stopnia jest zwykle znacznie mniejszy, niż w stopniach wzmocnienia wstępnego: z faktem tym trzeba się jednak pogodzić, ponieważ Współczynnik wzmocnienia jest w przypadku stopnia wzmocnienia mocy wskaźnikiem drugorzędnym.

Oporność obwodu zewnętrznego stopnia wzmocnienia mocy jest zwykle równa oporności obliczeniowej elementu wzmacniającego. W celu zapewnienia elementowi wzmacniającemu niezbędnej wartości obciążenia, a niekiedy także w celu uzyskania określonej wartości oporności wyjściowej wzmacniacza, element wzmacniający jest przeważnie sprzęgany z obciążeniem za pomocą transformatora wyjściowego o odpowiedniej przekładni.

Na wejście stopnia wzmocnienia mocy podaje się sygnał o dużej amplitudzie, ogarniającej cały obszar roboczy charakterystyk elementu wzmacniającego. Wskutek tego parametry elementu wzmacniającego zmieniają się w czasie jednego okresu sygnału w szerokich granicach. Dlatego też obliczanie współczynnika wzmocnienia, mocy wyjściowej, współczynnika zawartości harmonicznych stopnia wzmocnienia mocy dokonuje się w sposób wykreślny, ponieważ metody analityczne nie zapewniają należytej dokładności obliczeń, powodując znaczne błędy.

Stopnie wzmocnienia mocy pracują zarówno w klasie A jak i w klasie B. Wykorzystuje się w nich triody, lampy ekranowane (tetrody, pentody), tranzystory.

W praktyce spotyka się stopnie wzmocnienia mocy, których moc wyjściowa jest rzędu od miliwatów do setek kilowatów. Przy mocy wyjściowej do części wata w stopniach wzmocnienia mocy stosuje się lampy elektronowe małej mocy wzmocnienia wstępnego (triody, lampy ekranowane) lub tranzystory małej mocy. Przy mocy wyjściowej do 100... 200 watów stosowane są specjalne lampy wyjściowe (triody, tetrody strumieniowe, pentody niewielkiej mocy), a także tranzystory mocy. Przy mocy wyjściowej rzędu kilkuset lub więcej watów wykorzystywane są różnego rodzaju lampy generacyjne i modulacyjne o dużej mocy.

Lampy elektronowe stosowane w stopniach wzmocnienia mocy pracują zwykle w układzie ze wspólną (uziemioną) katodą, albowiem wtedy wzmocnienie może być największe; tranzystory w takich stopniach pracują przeważnie w układzie ze wspólnym emiterem lub ze wspólną bazą; układ włączenia ze wspólnym kolektorem jest stosowany rzadziej (patrz str. 120, 278).

Metoda obliczania stopnia wzmocnienia mocy zależy od warunków, w jakich dany stopień pracuje, a także od typu zastosowanego elementu wzmacniającego-6.2. PRACA STOPNIA W KLASIE A

6.2.1. Zależności podstawowe

W celu rozpatrzenia podstawowych właściwości stopnia wzmocnienia mocy, pracującego w klasie A, skorzystamy z rysunku 6-1, na którym przedstawiono rodzinę statycznych charakterystyk wyjściowych elementu wzmacniającego i prostą obciążenia przy danej wartości oporności obciążenia obwodu wyjściowego dla prądu zmiennego. Na rysunku tym oznaczono przez U_w,i„ — amplitudę napięcia sinusoidalnego na wejściu; U_m — amplitudę składowej zmiennej napięcia wyjściowego; !„ — amplitudę składowej zmiennej prądu wyjściowego; I₀ — prąd spoczynkowy; U₀ — napięcie spoczynkowe na elektrodzie wyjściowej.

Kształt sygnału wyjściowego przy pracy w klasie A mało różni się od kształtu sygnału wejściowego, a zatem kształt składowych zmiennych prądu i napięcia wyjściowego przy sygnale o przebiegu sinusoidalnym jest zbliżony do sinusoidy. Dlatego też śred-

257

17 Wzmacniacze elektronowe