электрические приборы и машины
 
 
   
 
   
 
 
     
 

Усилитель мощности в режиме класса В

При отсутствии входного сигнала ток покоя лампы, работающей в режиме класса В, равен нулю. Такой режим работы в однотактных усилителях мощности низкой частоты используется редко из-за значительных нелинейных искажений, но является основным режимом работы усилителей мощности высокой частоты. Поэтому анализ работы режима класса В будем вести применительно к схеме усилителя мощности высокой частоты. Для этого в соответствующие выражения для токов и напряжений вместо Ω = 2πF — угловой частоты низкочастотных колебаний будем подставлять ω = 2πƒ — угловую частоту высокочастотных колебаний.

Приближенно величину напряжения смещения для триода можно определить по формуле | Ес | = Еa/μ. Ток покоя триода составляет сотые доли от максимального значения импульса анодного тока.

Однако при использовании тетродов и пентодов в режиме класса В подобным методом нельзя определить напряжение смещения £с, так как ток покоя при этом оказывается весьма значительным и доходит до 30% от максимального значения импульса анодного тока. Такой режим следует отнести к режиму класса АВ. Поэтому в режиме класса  В используют только триоды.

 

На рис. 148 приведен график косинусоидальных импульсов анодного тока, соответствующих работе триода в режиме класса В.

Рис. 148. График косннусоидальных импульсов анодного тока.

Зависимость изменения анодного тока триода от изменения напряжений на аноде и управляющей сетке выражается уравнением

которое с учетом равенств

приводится к виду:

Отсюда

                                 (258)

Постоянную интегрирования С можно определить используя граничные условия ia = О при ес = 0 и при  еaa0:

откуда

Учитывая, что для триодов D = 1/ RiS, после несложных преобразований уравнение (258) можно привести к виду

ia= S│eс + D(eaa0)│

Если напряжение на управляющей сетке ес = Ес + Umc cos ωt, а напряжение на аноде еa = Еa — Uma cos ωt (знак «минус» подчеркивает противофазность этих напряжений), то уравнение для анодного тока можно записать так:

i = S│Eс+ Umc cos ωt + D(Еa — Umc cos ωt - Еa0)│.                         (259)

При ωt = 0, ia = 0, и уравнение (259) принимает вид

0= S [Eс + Umc cos θ + D (Еa - Uma cos θ - E0a)].                               (260)

Вычитая уравнение (260) из уравнения (259), получим

ia = S [Umc (cos ωt— cos θ) — DUma (cos ωt — cos θ)].                           (261)

Задавшись новыми граничными условиями

ia = iа.макс при ωt= 0

и подставив их в уравнение (261), получим

iа.макс = S (Umc - DUma) (1 - cos θ).                       (262)

Разделив (261) на (262), имеем

Окончательно уравнение, определяющее косинусо-идальный импульс анодного тока, примет следующий вид:

                               (263)

Максимальное значение анодного тока iа.макс зависит от тока эмиссии лампы Iе. Отношение iа.макс/Iе = β называется коэффициентом использования лампы по току эмиссии. В зависимости от тока лампы и от режима ее работы величина β может находиться в пределах от 0,4 до 0,9. Следует иметь в виду, что для ламп с оксидным катодом коэффициент р не имеет смысла, так как эти лампы не имеют фиксированного значения  тока эмиссии.

В режиме класса В анодный ток представляет собой периодическую последовательность импульсов, которую можно представить бесконечным тригонометрическим рядом Фурье, состоящим из постоянной и гармонических составляющих:

iа = Iа0 + Iа1 cos ωt + Iа2 cos 2 ωt +...+ Ian cos nωt                        (264)

где Iа0 — постоянная составляющая импульса анодного тока, Iа1, Iа2, и т. д. — амплитуды его гармонических составляющих.

Постоянная составляющая определяется по формуле

                               (265)

Из формулы (265) следует, что постоянная составляющая импульса анодного тока зависит от iа.макс и является функцией    угла отсечки θ. Oбозначив отношение sin θ-θ cosθ/1- cos θ через α0, получим

Iа0= α0iа.макс                        (266)

Амплитуды гармонических составляющих импульса анодного тока определяем по формуле

где n — номер гармоники.

Амплитуда первой гармоники

                            (267)

Подставив в последнее выражение вместо ia его значение и взяв интеграл, получим

                         (268)

Аналогичным образом можно определить амплитуду второй гармоники анодного тока

Iа2 = α2iа.макс                       (269)

и амплитуду третьей гармоники

Iа3 = α3iа.макс

Коэффициенты α0, α1, α2 и α3 зависят от угла отсечки θ и называются коэффициентами разложения косинусо-идального импульса тока.

Академик А. И. Берг составил таблицу и графики зависимостей коэффициентов разложения от угла отсечки, что позволяет по известным iа.макс и θ определись постоянную составляющую и амплитуды гармонических составляющих импульсов тока. Из графика, приведенного на рис. 149, видно, что при θ = 90°,

 

α0=1/π=0,3; α1=0,5;
α2=0,2; α3=0

Рис. 149. График для определения коэффициентов разложения косинусоидального импульса анодного тока.

Коэффициент нелинейных искажений однотактного усилителя, работающего в режиме класса В, будет равен

что исключает возможность использования этого режима в однотактных усилителях низкой частоты.

Коэффициент полезного действия усилителя, работающего в режиме класса В, получается достаточно высоким:

Отношение напряжения на аноде усилительной лампы Uа к напряжению источника анодного питания Е называется коэффициентом использования анодного напряжения ζ. Если предположить, что в нашем случае ζ = 1, то теоретически к. п. д. можно получить порядка 80%. Однако практически к. п. д. не превышает 50%.

 
 
     
 
Copyright © 2012 Электродвигатели и трансформаторы
электрические приборы и машины
Rambler's Top100
Создание сайта Вебцентр