Двухтактный выходной каскад

Основной задачей усилителя мощности является передача в нагрузку заданной мощности при малых нелинейных искажениях и высоком КПД схемы.

Для связи с нагрузкой в классической схеме усилителя мощности до недавнего времени использовались согласующие трансформаторы, недостатками которых были большие габариты и вес, создание электромагнитных помех и ограниченные возможности миниатюризации.

Обычный каскад с одним усилительным прибором не может обеспечить КПД более 50%. В тех случаях, когда экономичность усилителя оказывается важным требованием, широко применяются двухтактные схемы, основанные на симметричной противофазной работе двух усилительных приборов. В двухтактных схемах наряду с режимом класса А, когда каждое плечо усиливает и положительную, и отрицательную полуволну сигнала, возможен режим класса В, отличающийся поочерёдной работой двух плеч: одного - для усиления положительных полуволн, другого - отрицательных. В последнем случае КПД может достигать 70-75%.

Рассмотрим схему (рис. 2.4), где имеются два комплементарных транзистора: через n-p-n транзистор проходят положительные полуволны, а через p-n-p транзистор – отрицательные полуволны входного сигнала.

Рис. 2.5. Схема двухтактного каскада усиления мощности

В усилителях мощности стремятся использовать классы усиления

В или АВ, при которых режим покоя выбирается вблизи области отсечки транзистора, что обеспечивает малый ток покоя, малое потребление мощности при отсутствии входного сигнала и, следовательно, высокий КПД.

Для работы в режиме АВ вместо того, чтобы непосредственно соединять базы одну с другой, их разделяют парой диодов, смещенных в прямом направлении, которые как раз и обеспечивают достаточное напряжение смещения для транзисторов (примерно 0,6 В).

Достоинства схемы: симметричность; малый ток покоя (при отсутствии входного сигнала оба транзистора заперты);высокий КПД при использовании режима класса В; малое выходное сопротивление; высокое входное сопротивление.

Недостатки схемы:

- малый коэффициент усиления по напряжению; использование двухполярного источника питания или двух источников питания;

- необходимость термостабилизации тока покоя транзисторов для предотвращения их пробоя;

- в большинстве случаев - малое усиление по току;

- отсутствие достаточного ассортимента комплементарных пар транзисторов.