Анализ работы усилителя мощности в режиме класса А следует начать с определения коэффициентов усиления на различных частотах. Представив оконечный каскад в виде эквивалентной схемы, можно вывести формулы, определяющие его усилительные свойства. Так, коэффициент усиления на средних частотах определится формулой
(253)
Коэффициенты усиления и частотных искажений на нижних частотах соответственно будут равны
(254)
(255)
где
Коэффициенты усиления и частотных искажении на верхних частотах соответственно будут равны
(256)
(257)
Формулы (253)—(257) почти полностью соответствуют формулам, выведенным для трансформаторного усилителя. Отличие заключается лишь в том, что в усилителе мощности вторичная обмотка трансформатора нагружена на сопротивление Rн, а не зашунтирована сопротивлением Rш, как это было в трансформаторном усилителе напряжения низкой частоты.
 |
Наибольшая мощность, отдаваемая лампой нагрузке при постоянстве амплитуды входного сигнала, Umc определялась формулой (250). Однако чем больше сопротивление анодной нагрузки, тем больше протяженность линейного участка динамической характеристики (рис. 147) и тем большую амплитуду входного сигнала Umc можно подавать на вход усилителя, не вызывая при этом увеличения нелинейных искажений. Рис. 147. Динамические характеристики усилителя мощности |
Если рабочая область динамической характеристики находится в пределах отрицательных напряжений на управляющей сетке, то, увеличивая сопротивление нагрузки и амплитуду входного сигнала, можно получить наибольшую мощность в нагрузке при отношении Ra/Ri = 2. Тогда
где Еa0 — напряжение на аноде триода, при котором идеализированная анодно-сеточная характеристика проходит через начало координат.
Коэффициент полезного действия при этом определяется по формуле
Мощность рассеивания на аноде триода
Рa = Р0 -Р = Ia.пUa.п-Р
Наибольшая мощность рассеивается на аноде лампы оконечного каскада при отсутствии входного сигнала, т. е. когда Р = 0. Коэффициент полезного действия практически составляет 18—20%, поэтому можно написать равенство
которое обычно используется при выборе лампы оконечного каскада.
На практике часто величину коэффициента α = Ra/Ri выбирают равной 3—5, что позволяет резко снизить коэффициент нелинейных искажений (до 3%), колебательная мощность при этом падает не более чем на 10—12%.
В маломощных усилителях мощности низкой частоты, работающих в режиме класса А, очень часто применяются пентоды и лучевые тетроды, обладающие большей чувствительностью по сравнению с триодами. При использовании пентода для получения заданной выходной мощности на вход усилителя можно подавать напряжение сигнала в 2—3 раза меньше, чем на вход усилителя, собранного на триоде.
Усилители мощности на пентодах имеют больший к. п. д. и более устойчивы в работе (менее склонны к самовозбуждению). Однако резко выраженная нелинейная зависимость анодного тока пентода от напряжения на аноде приводит к увеличению нелинейных искажений. Кроме того, частотная характеристика усилителя, выполненного на пентоде, имеет подъем в области верхних звуковых частот. Это объясняется тем, что внутреннее сопротивление пентода велико — много больше сопротивления нагрузки Ra. Поэтому если нагрузкой является динамик, то в области верхних звуковых частот сказывается влияние индуктивности звуковой катушки динамика.
Сопротивление нагрузки увеличивается и становится комплексным, переходя в Za. Ток же при этом остается неизменным, так как его величина определяется только внутренним сопротивлением пентода. В увеличенном сопротивлении нагрузки выделяется большая мощность полезного сигнала. Поэтому в схемах усилителей мощности, выполненных на лучевых тетродах и пентодах, первичную обмотку выходного трансформатора всегда шунтируют конденсатором, емкостью порядка 3—5 тысяч пикофарад. Возрастание сопротивления нагрузки в области верхних звуковых частот компенсируется уменьшающимся сопротивлением шунтирующего конденсатора.
