Лекция: Вимоги до каскадів кінцевого підсилення

Особливості кінцевих підсилювальних каскадів полягають у тому, що в роботі підсилювального елемента використовується більша части­на його навантажувальної характеристики, яка вміщує інколи явно не­лінійні області. Це передбачено для забезпечення більшого розмаху вихідного струму і віддачі у навантаження потужності, близької до максимальної. Відомо, що корисним ефектом роботи підсилювального кас­каду є перетворення енергії джерела живлення в енергію корисного сиг­налу. Ефективність підсилення визначається тим, яку частину напруги живлення становить амплітуда напруги на виході активного елемента, та яку долю споживаного від джерела струму становить амплітуда його вихідного струму .

Відношення та звуться коефіцієнтами використання струму та напруги.

Відповідно до цих параметрів каскад утворює струм та напругу: та .

За цих умов в навантаження віддається потужність

Чим більші коефіцієнти використання та, тим більша потужність віддається в навантаження.

Якщо підсилювальний каскад віддає корисну потужність, а від джерела живлення споживає потужність, то його робота характеризується ККД

Очевидно, що чим більше ККД, тим ефективніше використовується активний елемент. Потужність витрачається в самому актив­ному з елементів, спричиняючи його нагрів та погіршуючи умови його роботи. Потужність називається потужністю розсіювання або втрат. Для конкретних типів активних елементів потужність нормується та зазначається в довідниках; не має перевищувати. Чим більша, тим більшу можливо одержати від транзистора.

Потужність підвищує температуру p–n–переходу. Для нор­мальної роботи транзистора температура переходу не повинна перевищу­вати допустиму. Теплота, що випромінюється активним елементом, безпосередньо чи за допомогою спеціальних тепловідводів (радіаторів) знижує температуру колекторного переходу та покращує умови роботи транзистора. Ефективність теплового випромінювання характеризується тепловим опором. Тепловий опір транзистора перехід – корпус або перехід – кристал зазначається у довідниках. Тепловий опір радіа­тора з алюмінію чи міді, у вигляді пластини, площа якої не пере­вищує 200 см2, приблизно оцінюється з формули, Ом

де — повна поверхня радіатора, см2.

Зростання температури середовища зменшує теплове випромінюван­ня, тому і допустима потужність розсіювання теж зменшується

Якщо застосовуються радіатори, тоді

Зменшення допустимої потужності втрат неминуче веде до зменшення максимально можливої корисної потужності, оскільки

Отже, чим більше ККД, тим менш потужний транзистор можна використовувати і тим економічнішим є підсилювач.