Двухтактные выходные каскады класса А

Однотактные выходные каскады имеют малый КПД и применяются в том случае, когда необходимо получить относительно небольшую мощность. Прохождение постоянной составляющей через первичную обмотку приводит к намагничиванию сердечника трансформатора, уменьшению индуктивности L и тем самым ухудшению усиления. Наилучшие показатели можно получить от выходного каскада, выполненного по двухтактной схеме. Схема двухтактного выходного каскада имеет следующий вид: рис. 8.32. Напряжения на входах U₁ и U₂ должны быть в противофазе и иметь одинаковую амплитуду.

Рис. 8.32

Поэтому токи коллекторов каждого транзистора противоположны по фазам:

; (8.106)

. (8.107)

Потребляемый коллекторами от источника питания ток равен:

. (8.108)

Магнитный поток в сердечнике пропорционален разности:

, (8.109)

т.е., общая мощность, отдаваемая в нагрузку, в 2 раза превышает мощность, отдаваемую транзистором каждого плеча каскада, а постоянное подмагничивание отсутствует. Выходную цепь двухтактного каскада можно представить последовательной или параллельной схемой рис. 8.33.

а б

Рис. 8.33

Последавательная схема (рис.8.33, а) не отображает асимметрию плеч и неприменима для расчета каскада в классе АВ и А. Параллельная схема (рис.8.33, б) предназначена для расчета любого режима работы и позволяет учесть асимметрию плеч.

Расчет двухтактного выходного каскада можно свести к расчету одного плеча, отдающего половину мощности в нагрузку:

. (8.110)

Расчет одного плеча двухтактного каскада производится так же, как и однотактного. Нагрузка одного транзистора равна:

. (8.111)

При расчете нелинейных искажений необходимо иметь в виду, что токи нечетных гармоник в выходном трансформаторе суммируются, а четных –вычитаются. Поэтому коэффициент нелинейных искажений двухтактного каскада в режиме А значительно меньше, чем однотактного:

. (8.112)

Однако в реальных схемах всегда имеется асимметрия плеч, поэтому:

. (8.113)

Здесь «b» коэффициент асимметрии плеч. В схеме с ОЭ необходимо подбирать транзисторы с одинаковыми величинами β. Если параметры транзисторов плеч схемы отличаются не более чем на 30 %, то коэффициент «b» обычно не превышает 0,10…0,15.

При наличии симметрирующих сопротивлений R_э коэффициент «b» в 2…3 раза меньше. Для схемы с ОБ при R₂ >> RВХ и не подобранных транзисторах «b» не превышает 0,05…0,07. При малом R2 коэффициент «b» может возрасти до 0,15…0,20. Помимо меньших нелинейных искажений двухтактные каскады класса А менее чувствительны к пульсациям напряжения питания, чем выходные каскады в классе В.