меньше, чем болЬше ток, т. е. переменное напряжение анз ihoii цеш Ug, сдвинуто по фазе на 180° относительно напряжения сетки и:

с = и с cos со/; = cos (ш/ + 180°) = - и, cos ш/.

Амплитуда переменного напряжения анодной цепи 0\ = /aia < <0,5£в, а

%<%np. = -i-=0,5-

= 0,5-0,5.1 =0,25,

Практически бывает существенно меньше. Причинами низкогс значения к. п. д. усилителя, работающего в режиме класса А (рис. 1.1, а) являются потери энергии на резисторе нагрузки и малая доля перемен

Рис. 1.1

ной составляющей /gj в анодно.м токе. В результате большая часть энергии источника питания рассеивается на резисторе нагрузки и аноде лампы.

Применение схемы рис. 1.1,6 с дросселем Др в анодной цепи исключает потери энергии за счет прохождения постоянной составляющей тока через нагрузку Ra, но тем не менее не приводит к значительному повышению к. п. д. усилителя.

В радиопередающих устройствах в качестве анодной нагрузки лампы применяют колебательный контур (рис. 1.1, в), настроенный на рабочую частоту ступени (передатчика в целом). Как известно, сопротивление параллельного колебательного контура постоянному току очень мало и в первом приближении его можно принять равным нулю. Это означает, что потерями при прохоноденин по индуктивной ветви контура постоянной составляющей анодного тока можно пренебречь. В рабочей точке напряжение = Е, т. е. при заданной лампе и известном значении макси.мально допустимого (номинального) напряжения £3 напряжение источника питания на схеме рис. 1.1, з

может быть снижено вдвое по сравнению со схемой рис. 1.1, а. Таким образом, для усилителя на рис. 1.1,6

тпред<-= 0-5- - =0,5---0,5.1.1=0,5.

Наличие колебательного контура, обладающего избирательными свойствами, позволяет обеспечить гармонический характер напряжения на нагрузке даже при негармонической форме тока в анодной цепи. Следовательно, можно применить режим усиления класса В и использовать полиостью эмиссионные возможности катода лампы, используя область верхнего загиба анод,но-сеточной характеристики п области сеточных токов лампы*. Спектр тока содержит много составляющих (/ai cos со/, /а2 COS 2(0/, ...), напряжение на контуре в первом приближении - одну (t/a cos со/). Полезная мощность лампы при этом повышается. Как известно, в режиме класса В первая гармоника

тока /al = 0,5/атах, а ПОСТОЯННаЯ составляющая /ао = 0.32ta юах

Предельное значение к. п. д. анодной цени грд Jj. =0,5-- -ia = 0,5- !isniM = 0,5-1-1,57 ==0,785.

Как будет показано далее, реальные значения к. п. д, такого усилителя могут составить == 0,65 0,7.

Высшие гармонические составляющие анодного тока /аг. аз> /,54, ... не влияют на работу усилителя, если эквивалентное сопротивление контура для них можно считать равным нулю.

В усилителе схемы рис. 1.1,6 потери мощности происходят только на аноде лампы, поэтому закон сохранения энергии позволяет записать равенство Ро - + а. где - мощность рассеяния на аноде ла.мпы (на коллекторе транзистора). Покажем еще на одном примере важность повышения к. п. д. Для каладой лампы в справочниках указывают допустимую мощность рассеяния на аноде; для каждого транзистора по указанной в справочнике допустимой температуре р-д-перехода и выбранному теплоотводу можно также определить допустимую мощность рассеян!1я. Полезную мощность находят из уравнения Ра = Ро - Pi = - - Pi = Pi

Т)1 - \ 111

Рг=-Р.~.

Предположим, что Лх == 0,25. Тогда Pj = Ра/3. При г] = 0,75 Р = = ЗРа, Таким образом, от одного ii того же электронного прибора можно получить в девять раз большую полезную мощность, если удается реализовать г] = 0,75.

* След\ет отметить, что режим работы в классе В и другие режимы со сложной формой анодного тока можно применять в резонансных ступенях передатчиков, построенных по однотктной схеме Широкополосные электронные усилители звуковой частоты при работе в этом режиме должны быть обязательно двухтактными и строиться по трансформаторной схеме.

Л\ощность рассеяния на аноде выделяется лишь в том случае, ког

да во время прохождения тока а на аноде !1меется напряжение ба

так как Ра = о I a (0 (ю/) ю/-

При ключевом режиме работы электронного прибора в момент прохождения тока напряжение анода равно нулю; при больших на-пряй<ениях анода ток отсутствует. Графики анодного тока и напряжения имеют форму прямоугольных и.мпульсов ( меандров ), сдвинутых относительно друг друга* .Ток и напряжение имеют составляющие рабочей частоты и ее гармоники, следовательно, существуют и лющности высших гармоник:

2 = 0,5/2/2 cos Фз; Рз=--0,5/д/азсозфд; ...

В этом случае следует определить электронный к. п. д. т]э, который показывает, какая доля энергии источника питания преобразуется в сум.марную мощность всех гармоник, и позволяет оценить мощность потерь на аноде (коллекторе) электронного прибора:

Pi + P + Pb+--- Ро~Ра .

Расчеты и практика показывают, что электронный к. п. д. усилителей в ключевом режиме iig > 0,9 (возможен г\д = 0,95 0,98). Следовательно, мощность рассеяния такого усилителя примерно в 10 раз .меньше мощности рассеяния усилителя на схеме рис. 1.1,6. Для исключения возможности излучения антенной в свободное пространство высших гармонических составляющих применяют более сложную фильтрующую систему (рис. 1.1, г). В нагрузку через фильтр нижних частот проходят только колебания рабочей частоты (первая гармоника). Все высшие гармонические составляющие через фильтр верхних частот подводятся к балластному резистору Ro и там рассеиваются в виде тепла. Таким образом, к. п. д. усилителя по первой гармонике 111 < Лэ- Теоретически щ = 0,81, что нена.много лучше -ц усилителя в режиме класса В. На коллекторе транзистора усилителя в ключевом режиме мощность рассеяния составляет 5-10% от потребляемой мощности, а у усилителя в режиме класса В - 30 - 35%, что существенно для надежности их работы.

Реализация ключевого режима связана с определенными трудностями, поэтому его при.менение ограничено для транзисторных усилителей, работающих на низких частотах Этот режим непригоден для усиления колебаний с меняющейся амплитудой.

Для ла.мповых ступеней некоторым приближением к ключевому можно считать бигармонический режим. Рей<им лампы выбирают так, чтобы кроме первой усилить одну из высших гармоник, вторую или третью (рис. I. ,д). В анодной цепи генератора и.меется два колеба-

* Здесь упомянута только одна из нескольких разновидностей ключевого режима.