ГЛАВА 4 ТРАНСФОРМАТОРНЫЕ УСИЛИТЕЛИ

В электронных усилителях трансформаторы применяются в качестве звеиа связи между анодной цепью каскада и сопротивлением нагрузки. Б частном случае нагрузкой могут быть входные цепи следующего каскада.

Трансформаторы позволяют легко осуществить:

а) согласование величин выходного сопротивления каскада и сопротивления нагрузки и благодаря согласованию обеспечить максимальный отбор мощности от каскада;

б) повышение или понижение напряжения;

в) изменение полярности импульса или изменение фазы на обратную;

г) отделение выходных цепей от анодных цепей с высоким потенциалом;

д) получение нескольких выходных напряжений разной величины с различных вторичных обмоток;

е) исключение постоянной составляющей токов или напряжений.

§ 4.1. Каскад с емкостно-трансформаторной связью

Для усиления импульсных и синусоидальных напряжений часто используют каскад с емкостно-трансформаторной связью (рис. 4.1). Этот каскад называют также реостатно-трансформаторным или каскадом параллельного питания. Последнее название возникло потому, что на схеме каскада лампа и первичная обмотка трансформатора через конденсатор соединены параллельно по отношению к источнику питания. Конденсатор задерживает постоянные составляющие анодного тока и напряжения, благодаря чему трансформатор

Рис. 4.1. Схема каскада с емкостно-трансформаторной связью.

ие подмагничивается постоянным током и сохраняется высокая магнитная проницаемость сердечника. Важным параметром трансформатора является коэффициент трансформации

где и w - числа витков вторичной и первичной обмоток.

Эквивалентные схемы каскада. Для определения переходной и частотных характеристик построим эквивалентную схему каскада

Рис. 4.2. Эквивалентные схемы каскада с емкостно-трансформаторной связью:

а) полная эквивалентная схем.а. б) упрощенная схема, в) схема Для фронта импульса или высших частот, г) схема для вершины импульса или низших частот.

(рис. 4.2). Параметры, связанные со вторичной обмоткой трансформатора, на схеме приведены к первичной цепи, т. е. сопротивления вторичной обмотки /-jj, нагрузки и индуктивность рассеяния Z. умножены на 1/л\ действующая емкость вторичной обмотки С и емкость нагрузки С умножены на л, выходной ток умножен, а выходное напряжение разделено на л.

Действующие емкости обмоток С, и С отличаются от измеренных емкостей обмоток Qj, и Соб (емкость между обмоткой и сердечником). Емкости С, и Cjj рассчитывают по эмпирическим формулам

где -емкость между обмотками. Коэффициент 1/3 обусловлен тем, что измерение емкости происходит при незаземленной обмотке трансформатора, а при работе трансформатора в усилителе один из концов обмотки заземлен и потенциал близлежащих витков изменяется слабо.

Сопротивления обмоток и / ,;, а также индуктивности рассеяния L и 1ц в эквивалентной схеме соединены последовательно. Параллельную ветвь составляют сопротивления и индуктивности, обусловленные процессами намагничивания сердечника. Важными параметрами являются индуктивность намагничивания Z. и сопротивление R, которым учтены потери в стали от вихревых токов. Индуктивность L, эквивалентная всем элементарным индуктивностям контуров вихревых токов, обычно раз в пять меньше индуктивности намагничивания. Потери на гистерезис в трансформаторах усилителей обычно невелики, поэтому сопротивление R в большинстве случаев можно не учитывать, так как его величина значительно больше, чем R.

Полную эквивалентную схему каскада можно упростить, если лампу с сопротивлением R заменить эквивалентным генератором, объединить емкости С-\-С - С, а также Cii4-Ch = C , и пренебречь величинами и R. Полученная схема рис. 4.2, б все еще слишком сложна для расчетов. Дальнейшее упрощение схемы возможно благодаря тому, что высшая частота, передаваемая усилителем, обычно значительно выше низшей частоты, или, иначе говоря, время нарастания фронта импульса обычно значительно меньше времени спада его вершины. Поэтому общую схему можно разделить на две схемы (рис. 4.2, в, г), в которых учтены лишь параметры, влияющие соответственно на передачу или фронта и высших частот, или вершины и низших частот.

В схеме для фронта импульса и высших частот пренебрегают индуктивностью намагничивания, а часто и сопротивлением потерь на вихревые токи R. Конденсатор считают короткозамкнутым. Индуктивности рассеяния объединяют в одну индуктивность

Z.p=/., + /. ,

а сопротивления обмоток складывают с выходным сопротивлением и получают:

RuMKi = вых + l + Гц.