Обещал на соседнем форуме (http://www.cqham.ru/forum/showthread.ph … amp;page=8) развить эту тему, т. к. народ на ней немного глючит.
Итак, рассматриваем обычный широко применяемый в подобных случаях усилитель на транзисторе (без разницы на каком- полевом или биполярном, суть та же) с дросселем в коллекторе (стоке) и резистором в эмиттере (истоке). Судя по обсуждению на вышеуказанной ветке, можно сделать вывод, что народ находится в неведении, какой же, собственно, ток покоя должен быть у такого каскада, работающего в режиме А. Ответ прост- не менее пикового тока, втекающего в нагрузку. Вспомнив элементарную электротехнику, выводим соответствующую формулу:
Io=sqrt(2P/R), где P- максимальная выходная мощность каскада, а R- приведённое к коллектору (стоку) сопротивление нагрузки.
Берём случай с форума- нужна мощность 5 Вт. (http://www.cqham.ru/forum/showthread.ph … post773720 самый последний пост )
Считаем. Io=sqrt(2*5/50)=0.447 А. Проверяем...
Из осциллограммы видно, что сигнал, действительно, неискажён, а снижение указанного тока покоя приводит к увеличению искажений (см. чуть ниже), следовательно, расчёт верен. Увеличение тока покоя снижает КПД, хотя, с реальными транзисторами бывает и полезно (см. так же ниже ). Кстати, неплохо обратить внимание на тот факт, что, если снять с эмиттера стабилизирующий резистор, то при работе данного каскада в критическом режиме, КПД будет равен почти 50%. Многие этого почему- то не понимают, кто не дружит с теорией, может просто посмотреть на показания ваттметров.
Далее. При работе в критическом режиме, и правильном расчёте рассматриваемого каскада, напряжение на коллекторе колеблется в обе стороны от напряжения питания (зелёная линия на осциллограммах) на одинаковую величину. Тоже вызывает непонимание у отдельных товарищей, совершенно непонятно, почему. Ведь энергетику второй полуволны в данных схемах, обеспечивает энергия, запасённая дросселем (LI^2/2). Именно за счёт неё и достраивается верхняя часть синуса. А что будет, если этой энергетики недостаточно? Ответ прост- верхняя часть сигнала будет искажена. Смотрим примеры...
Итак, недостаток индуктивности коллекторного дросселя...
Объяснять, надеюсь, ничего не надо- на макушке явно видимые проблемы.
Но! Есть нюанс- недостаток индуктивности коллекторного дросселя в определённом диапазоне можно скомпенсировать увеличением тока покоя- см. скрины ниже- дроссель остался тот же, что и в предыдущем эксперименте, а ток покоя увеличен- см. показания амперметра...
Рассмотрим схему с недостаточным тока покоя (Io=0.33 A)...
Тоже, надеюсь, объяснения не требуются. Недостаток тока покоя критичен- скомпенсировать его повышением индуктивности нельзя.
Несложно заметить, что проявления недостаточности энергетики в коллекторном дросселе при недостатке индуктивности дросселя, и при недостатке коллекторного тока различны, и легко идентифицируются по осциллограммам. Так, например (см. скрины), недостаток тока вызывает плоскую приплющенность на верху синуса, а недостаток индуктивности- наклонный скос.
Кроме того, важно понимать, что с повышением частоты усиливаемого сигнала, требования к минимальной индуктивности дросселя снижаются, и каскад, вносящий характерные "дроссельные" искажения на низких частотах, может их не вносить на более высоких. А недостаток тока покоя частотнонезависим, и характерные ему искажения будут присутствовать на всех частотах при превышении определённой мощности.
Что ещё можно добавить? Наверное, то, что с реальными транзисторами в подобных схемах при использовании транзисторов на адекватные мощности (например, для 1- ваттного усилителя не ставить транзистор на 100 Вт ) для сохранения приемлемой линейности, не рекомендуется опускать коллекторное (стоковое) напряжение на минимуме синуса до нуля, поэтому, и максимальный КПД будет заметно меньше 50% (типовое- 25...30%). Соответственно, и одностороннее пиковое значение напряжения на нагрузке, уже будет меньше, чем напряжение питания.
Кроме того, на реальных схемах, с целью снижения искажений, рекомендуется минимум процентов на 10 поднять ток покоя, относительно расчитанного.
В частности, вот здесь ВЧ трансформаторы транзисторных усилителей КВ диапазона можно посмотреть на практическое применение однотактных каскадов в классе А...