- 3 Вт) при низких напряжениях питания от аккумулятора автомобиля. Аккумулятор автомобиля может обеспечить напряжение питания 13,2 В при стоянке с выключенным двигателем и 14,4 В в режиме подзарядки при работе двигателя.

В зависимости от режима работы двигателя и скорости движения автомобиля напряжение на зажимах аккумулятора может изменяться от 15,6 до 10,8 В при полном разряде. Исходным напряжением, при котором должна обеспечиваться заданная выходная мощность, будем считать 13,2 В. Напряжение 13,2 В является довольно низким, затрудняющим получение выходной мощности более 2 - 3 Вт при малых нелинейных искажениях. Одной из причин этого являются свойства мощных выходных транзисторов, используемых в усилителе и имеющих нелинейную зависимость коэффициента усиления п21э от тока, протекающего через коллектор. При низких напряжениях питания для получения больших выходных мощностей требуются большие коллекторные токи, при которых снижается Л21э транзисторов и растут нелинейные искажения. Аналогичная картина наблюдается и в предоконечном каскаде. При снижении коэффициента усиления оконечных транзисторов для получения заданной выходной мощности требуется большая входная мощность, что не всегда обеспечивается предыдущим каскадом при низких напряжениях питания.

Широко известны различные трансформаторные и бестрансформаторные схемы УНЧ. В трансформаторных УНЧ напряжение пита,-ния полностью приложено к коллекторам оконечных транзистров. Это является положительным фактором при низком Еш.ш- Однако большие потребляемые токи приводят к насыщению материала сердечника согласующего или выходного трансформатора и возникновению больших нелинейных искажений. Для их снижения приходится уменьшать число ампер-витков или увеличивать габариты трансформатора. Уменьшение числа ампер-витков приводит к уменьшению индуктивности трансформатора и сужению полосы пропускания усилителя со стороны нижних звуковых частот. Увеличение габаритов трансформатора не всегда выполнимо из-за ограниченных размеров самого автомобильного приемника. Поэтому обычно находится компромиссное решение между полосой пропускания и мощностью усилителя, с одной стороны, и допустимыми габаритами - с другой. Промежуточным решением является использование трансформатора в фазоинверсном каскаде и бестрансформаторного выхода в оконечном каскаде. Такое построение позволяет использовать преимущества обоих типов схем, так как фазоинверсный трансформатор имеет сравнительно малые габариты.

Бестрансформаторный УНЧ обладает рядом существенных преимуществ перед трансформаторным и прежде всего конструктивным удобством - малыми габаритами. Здесь имеется чистый выигрыш по объему и площади автомобильного приемника. Бестрансформаторная схема позволяет применять глубокую ООС, что положительно сказывается на уменьшении нелинейных искажений и стабилизации параметров усилителя как по коэффициенту усиления, так и по температурной устойчивости. Недостаток бестрансформаторной схемы УНЧ при использовании ее в автомобильных приемниках - жесткая зависимость выходной мощности от напряжения питания и сопротивления нагрузки.

Известно, что выходная мощность бестрансформаторного усилителя

УУвых=Е riE /8Rw

где еип - напряжение источника питания; RB - сопротивление нагрузки усилителя; 1 - коэффициент использования коллекторного напряжения, Е=(Ея.п - 2енач)/еип; Енач определяют по формуле

Енач = и«нас + Urs,

где икнас - напряжение насыщения транзисторов; пкЭ - падение напряжения на сопротивлении эмиттера.

Сопротивление эмиттера R3 для обеспечения температурной стабилизации оконечного каскада выбирается обычно от 0,5 до 1 Ом При максимальной выходной мощности усилителя до 3 Вт импульс

тока, протекающего через оконечные транзисторы, будет составлять

При выбранном rh=l Ом на нем в импульсе будет падать напряжение ила=1,2 В. У современных транзисторов UK нас составляет 0,5 - 0,8 В. В этом случае будет 0,85 - 0,87 и максимальная выходная .мощность, которая может быть получена на нагрузке Кв= =4 Ом, при еип=13,2 В будет

WBbix=13,220,852(8-4)=4 Вт.

Максимальная выходная мощность может несколько колебаться в зависимости от коэффициента I, т. е. от напряжения насыщения транзистора, зависящего от его типа и сопротивления эмиттера.

Приведенный пример расчета показывает, что выходная мощность бестрансформаторного усилителя ограничена напряжением источника питания и сопротивлением нагрузки и при жестко обусловленных для автомобильных радиоприемников еж.а=13,2 В и Ян=4 Ом не может превышать 3 - 4 Вт. Такая выходная мощность вполне приемлема для радиоприемников ii и iii классов, что же касается моделей i или высшего класса, то в них приходится использовать трансформаторные схемы и соответственно идти на увеличение габаритов радиоприемника. Транзисторы для оконечного выходного каскада выбираются по допустимому коллекторному напряжению, допустимой мощности рассеивания на коллекторе, импульсу коллекторного и базового токов. Ввиду того что напряжение питания автомобильных приемников мало, затруднений в выборе транзисторов по коллекторному напряжению не возникает. Рассеиваемая мощность легко рассчитывается и является исходной для расчета радиаторов охлаждения. Расчет коллекторного тока был приведен ранее.

Эти данные еще не являются достаточными для определения типа выходных транзисторов и предполагаемого качества усилителя в целом. Важная характеристика - базовый ток транзистора, определяющий необходимую мощность предоконечного каскада. Базовый ток определяется выражением

!б max - !Kmax/Kij

где ki - коэффициент усиления транзистора по току, численно принимаемый равным

ь-21Э,

Как известно, транзисторы имеют значительные разбросы по 1и21э. Чем больше значение 1и21э, тем меньше Ь тах и, наоборот, чем меньше 1121э, тем больше базовый ток, тем большая мощность предоконечного каскада необходима для получения заданной выходной мощности усилителя.

Значительно выгоднее работать с выходными транзисторами, имеющими более высокое значение А21Э, так как в этом случае через предоконечный транзистор можно пропускать меньшие токи и, следовательно, улучшаются условия температурной стабилизации усилителя. При низких значениях Л2Э падает входное сопротивление каскада и ухудшаются условия его согласования с предыдущим каскадом. Однако при расчете усилителей нельзя ориентироваться на транзисторы с максимальным коэффициентом усиления, так как при серийном производстве необходимо использовать все транзисторы, имеющие параметры в пределах технических условий.

Для стабильности параметров усилителей в зависимости от разброса параметров отдельных транзисторов в усилителях применяется глубокая ООС; ООС не только исключает изменение параметров усилителя в зависимости от изменения параметров его отдельных элементов, но также приводит к значительному снижению нелинейных искажений. Источником нелинейных искажений в усилителе служат нелинейность амплитудных характеристик каскадов, нелинейность характеристик самих транзисторов, зависимость коэффициента усиления оконечных транзисторов от коллекторного тока и др. Одна из главных причин - низкое напряжение питания. Чтобы нелинейные искажения были минимальны, необходимо полностью использовать напряжение питания. По этой причине, а также из экономических соображений предоконечный каскад часто выполнялся трансформаторным.

Применение согласующего трансформатора незначительных габаритов облегчает получение достаточно большой мощности с пред-оконечного каскада, необходимой для раскачки выходных транзисторов, и его использование было вполне оправданно на определенных этапах развития техники. Однако в дальнейшем с повышением качества транзисторов более целесообразными стали бестрансформаторные схемы. Даже согласующий трансформатор ограничивает получение высококачественных показателей УНЧ, так как не позволяет использовать глубокие ООС из-за нелинейности фавоввй характеристики, сужает полосу пропускания со стороны как нижних, так я верхних частот. Коэффициент нелинейных искажений подобного усилителя в автомобильном приемнике составляет 2 - 3%, что становится недостаточным при современной уровне развития усилительной техники.

5.3. Бестрансформаторные усилители

Общие сведения. Бестрансформаторные УНЧ в последние годы нашли широкое применение в автомобильных радиоприемниках. Можно выделить две группы усилителей - с бестрансформаторным выходным каскадом, но с использованием согласующего фазоинвёрс-ного трансформатора в предоканечном каскаде и полностью бестрансформаторные УНЧ. То или иное построение усилителя диктуется технической и экономической целесообразностью на данном этапе производства.

Схемные решения УНЧ могут быть в основном трех видов:

1)с использованием в выходном каскаде мощных разнополяр-ных транзисторов типов р-n-р и n-р-п. При этом отпадает необходимость в использовании фазоинверсного каскада;

2)с использованием однополярных транзисторов в оконечном выходном каскаде. При этом необходимо использовать маломощные разнополярные транзисторы в предоконечном каскаде для обеспечения фазовой инверсии сигнала;

3)с использованием однополярных транзисторов в оконечном каскаде и фазоинверсного трансформатора в предоконечиом каскаде. Такой трансформатор часто оказывается дешевле пары разнополяр-ных транзисторов, и его использование оказывается экономически более выгодным при массовом или серийном производстве.

Приведем несколько примеров построения схем УНЧ с бестрано-форматорным выходным каскадом.

УНЧ автомобильного приемника III класса А-370 (А-370М) (рис. 5.3). Электрические параметры усилителя: номинальная выходная мощность 2, максимальная (при Кн. и=10%)2,7 Вт; чувствительность при номинальной выходной мощности 25 мВ; полоса усиливаемых частот 120 - 7100 Гц; коэффициент нелинейных искажений на частоте 1000 Гц не более 3%, потребляемая мощность от источников питания при номинальной выходной мощности не более 5 Вт; номинальное напряжение источника питания 13,2 В.

Рис. 5.3. Схема УНЧ приемника А-870

Усилитель собран на четырех транзисторах полярности р-п-р. Первый каскад усилителя представляет собой гальванически связанную пару транзисторов Т], Т2, нагруженную на