УСИЛИТЕЛИ МОЩНОСТИ
Усилителями мощности называют выходные каскады, предназначенные для передачи
максимальной мощности в нагрузочное устройство. Нагрузочными устройствами являются обычно обмотки реле и электродвигателей, громкоговорители, нагревательные устройства. Для усилителя мощности главными показателями являются коэффициент усиления по мощности КР и высокий КПД.
Усилители с трансформаторным включением нагрузки
Однотактный усилительный каскад. Принципиальная схема однотактного усили-
тельного каскада с трансформаторным согласованием нагрузки приведена на рисунке 1. Утолщёнными линиями условно изображены обмотки трансформатора ТV: первичная обмотка включена в цепь коллектора транзистора VT, к вторичной обмотке подключено сопротивление нагрузки RН.
Рисунок 1. Однотактный усилитель мощности
В схеме усилителя элементы RБ, RЭ, СЭ обеспечивают выбранный режим по постоянному току и его температурную стабилизацию. Трансформатор ТV согласует сопротивление резистора нагрузки RН с выходным сопротивлением транзисторного каскада RВЫХ и формирует усиленные ток и напряжение, а также гальванически отделяет цепь нагрузки и цепи каскада.
Усилитель используется в режиме А во избежание больших искажений. Однотактные усилители мощности применяются при относительно малых выходных мощностях (единицы ватт).
Недостаток схемы – завышенная мощность трансформатор а из-за подмагничивания магнитного сердечника трансформатора постоянным током коллектора.
Двухтактный трансформаторный усилитель мощности. Усилитель состоит из двух
симметричных плеч (рисунок 2). Транзисторы VT1, VT2 подбирают с максимально близкими параметрами. Каждый из транзисторов работает противофазно. Входной трансформатор ТVВХ обеспечивает получение одинаковых по модулю, но противоположных по фазе входных напряжений. Выходной трансформатор TVВЫХ суммирует переменные выходные токи и напряжения транзисторов. R1, R2 – делитель, обеспечивающий заданное положение рабочей точки (смещение) транзисторов.
В этой схеме, в отличие от однотактной, отсутствует подмагничивание выходного трансформатора постоянным током. Это благоприятно сказывается на форме выходного сигнала и других показателях.
Особенно эффективен режим В, когда каждый из транзисторов участвует в формирова-
нии выходного напряжения только в течение одного полупериода. Транзисторы работают поочередно, образуя гармоническое выходное напряжение из двух полуволн.
Рисунок 2. Схема двухтактного трансформаторного усилителя мощности
Основные достоинства схемы: гальваническое разделение входных и выходных цепей,
Высокий КПД.
Недостаток – с ложност ь, обусловленная необходимостью использования двух трёхобмоточных трансформаторов и трудность обеспечения симметрии в схеме.
Безтрансформаторные двухтактные усилители
Безтрансформаторные двухтактные усилители используются в выходных каскадах электронных устройств. На схеме рисунок 3 показан усилитель на двух одинаковых биполярных транзисторах.
Транзисторы управляются двумя противофазными сигналами UВХ1, UВХ2. В первом такте
участвует, например,VT2, к базовой цепи которого приложено открывающее напряжение –полуволна UВХ2. В этот полупериод транзистор VT1 будет закрыт положительной полуволной UВХ1. Во втором такте транзистором VT1 усиливается вторая полуволна входного тока, а VT2 будет закрыт.
Рисунок.3. Схема двухтактного безтрансформаторного усилителя с транзисторами одного типа проводимости
Вариант схемы двухтактного безтрансформаторного усилителя на транзисторах разного
типа проводимости (на комплементарных транзисторах) показан на рисунок 4.
Рисунок 4. Схема двухтактного усилителя с одним источником питания
В схеме нужен конденсатор C большой ёмкости, так как он заменяет источник питания
в такте, когда транзистор VT1 закрыт. Транзисторы должны иметь идентичные характери-
стики. Эти условия ограничивают область применения такого усилителя.