Двухтактные усилители мощности.

Однотактные усилители мощности.

Однотактный усилитель мощ­ности (см. рис. 1) обычно работает в режиме А и используется для получения сравнительно небольших мощностей.

Рассмотрим назначение элементов этого усилителя. Трансформатор Тр согласует сопротивление резистора Rнс выходной цепью транзис­тора V Т для получения наивыгоднейшего режима работы усилителя и формирует усиленные ток и напряжение.

Резисторы Rб ^/, Rб ^// и Rэ обеспечивают выбранный режим работы по постоянному току и могут быть заменены источником э. д. с. в мощных усилителях. Резисторы Rб ^/и Rб ^// фиксируют по постоянному току по­тенциал базы. Сочетание резисторов Rб ^/, Rб ^// и Rэ обеспечивает стабилизацию режима работы транзистора по постоянному току, что необходимо для стабилизации режима при изменении температуры, а также при смене транзистора или изменении параметров источника питания. Основную роль при этом играет резистор Rэ, на котором со­здается напряжение отрицательной обратной связи по постоянному току, стабилизирующее режим работы усилителя.

Во избежание появления отрицательной обратной связи по перемен­ному току, снижающей коэффициент усиления по мощности, парал­лельно резистору Rэ включают конденсатор С э имеющий малое сопро­тивление по переменному току для частоты сигнала.

Конденсатор С1 отделяет по постоянному току источник сигнала и усилитель мощности. В отсутствие этого конденсатора режим работы транзистора может изменяться, так как часть тока базы будет попадать в цепь источника сигнала. По этой причине источник сигнала может быть перегружен постоянным током цепи базы.

Двухтактные усилители мощности.

Двухтактный усилитель мощ­ности (рис. 2) состоит из двух симметричных плеч. ТранзисторыV Т1 и V Т2 которые подбирают с максимально близкими характеристиками, работают в одинаковом режиме.

Рис. 2. Схема двухтактного транзисторного усилителя мощности

Единственным отличием в работе плеч усилителя является противофазность токов и напряжений в це­пях баз транзисторов и обуслов­ленная этим противофазность пе­ременных токов и напряжений в коллекторных цепях.

Назначение элементов двухтакт­ного усилителя аналогично назна­чению соответствую- щих элементов однотактного усилителя с учетом того, что они обслуживают два транзистора. Входной трансформатор Tp _{B Х} обеспечивает получение двух одинаковых по величине, но проти­вофазных напряжений и_{ВХ 1} и и_{ВХ 2.} Выходной трансформатор Tp _{B ЫХ} суммирует переменные выходные токи и напряжения транзисторов. Ко вторичной обмотке трансформатора Tp _{B ЫХ} подключен нагрузочный резистор R_Н.

Особенно ощутимы преимущества двухтактных усилителей при использовании режима В. Работа этих усилителей в режиме В в це­лом подобна работе в режиме А, но каждый из транзисторов открыт и участвует в формировании выходного напряжения только в течение одного полупериода. Транзисторы работают как бы поочередно, об­разуя гармоническое выходное напряжение из двух полусинусоид.

Напряжение на нагрузочном резисторе R_H пропорционально маг­нитному потоку, определяемому магнитодвижущей силой F, поэтому напряжение на выходе также будет гармоническим.

Преимущества двухтактных уси­лителей мощности: меньшие габариты и масса выходного трансформатора ввиду отсутствия подмагничивания; меньшие нелинейные искажения, по­скольку высшие гармонические со­ставляющие компенсируются; возмож­ность получения высокого к. п. д. при использовании режима В; мень­шая чувствительность к пульсациям напряжения питания.

Вместе с тем двухтактным усили­телям мощности присущи недостатки, обусловленные усложнением их схе­мы и конструкции. К ним следует отнести необходимость в двух иден­тичных транзисторах и выходном трансформаторе с выводом средней точки первичной обмотки, наличие двух противофазных входных на­пряжений, для чего также требуется трансформатор с выводом сред­ней точки или специальное устройство.

Бестрансформаторные усилители мощности.

Бестрансформаторный усилитель мощности (рис. 3), являющийся двухтактным усилителем, обычно собирают из транзисторов разных типов электропроводности: V Т2 - типа р-п-р и V Т3 - типа п-р-п. Транзисторы часто включают по схеме с общим коллектором, так как это обеспечивает минимальное выходное сопротивление, что особенно важно при работе на низкоомное нагрузочное устройство. Независимо от схемы включения транзисторы должны быть подобраны одинаковыми.

Рис. 3. Схема бестрансформаторного усилителя мощности.

Конденсатор С₁ разделяют по постоянному току источник сигнала и входную цепь усилителя мощности, а конденсатор С₂ — нагрузоч­ный резистор и эмиттерные цепи транзисторов.

На базы транзисторов воздействует одно и то же переменное напря­жение и_ВХ Однако в силу различной структуры транзисторов токи в их цепях противофазны. Нагрузочный резистор R_Н подключен к общей точке транзис­торов, поэтому переменные токи в нем имеют одно и то же направление, а результирующий ток в два раза превышает переменный ток одного транзистора.

Бестрансформаторный усилитель мощности может работать как в режиме А, так и в режиме В.

Основное преимущество усилителя мощности с дополнительной сим­метрией —. отсутствие выходного и входного трансформаторов, что особенно важно для портативной аппаратуры.

Недостаток усилителей с дополнительной симметрией — трудность подбора одинаковых транзисторов разных типов: р-п-р и п-р-п.

Контрольные вопросы

1. Как работает однотактный усилитель мощности?

2. Для чего служат входной и выходной трансформаторы?

3. Чем определяется положение рабочей точки усилителя мощности на коллекторных характеристиках?

4. Для чего используются двухтактные усилители?

5. В каких режимах работает безтрансформаторний усилитель?

Литература:

1) Криштафович А.К., Основы промышленной электроники. М., «Высшая школа», 1984 стр. 165-204.

2) Основы промышленной электроники (под редакцией В.Г. Герасимова) М., «Высшая школа», 1985 стр. 333-349.