VІ.4. Бестрансформаторные двухтактные каскады

Включение нагрузки непосредственно в выходную цепь УЭ без выходного трансформатора позволяет устранить вносимые трансформатором частотные, фазовые, переходные и нелинейные искажения, снизить размеры, вес и стоимость каскада, повысить его КПД и избавиться от дополнительных нелинейных искажений из-за отсечки тока выходной цепи в режиме В.

Однако в обычных схемах непосредственное включение нагрузки в выходную цепь невозможно по ряду причин, одной из которых является прохождение через нагрузку постоянной составляющей выходного тока УЭ, в большинстве случаев недопустимое для нагрузки и снижающее КПД каскада вследствие потерь мощности от постоянной составляющей тока в сопротивлении нагрузки. Кроме того, при непосредственном включении нагрузки отсутствует возможность трансформации её сопротивления. Поэтому для получения высокого КПД каскада и хорошего использования усилительных элементов нагрузку приходится брать с сопротивлением, оптимальным для УЭ (например, специальные громкоговорители с повышенным сопротивлением и т.п.).

Указанные недостатки отсутствуют в бестрансформаторных двухтактгных каскадах с параллельным (несимметричным) выходом, два варианта схем которых показаны на рис.6.5а, б.

Для упрощения здесь не показаны цепи подачи смещения на базы транзисторов.

а) б)

Рис. 6.5. Схемы бестрансформаторных двухтактных каскадов

с параллельным выходом.

В варианте рис.6.5а питание выходной цепи производится от одного источника питания со средней точкой (т.н. «взвешенный» источник питания). Здесь через нагрузку R_Н, включённую в средний провод питания, не проходит постоянная составляющая тока, так как постоянные составляющие токов питания плеч I_СР.1 и I_СР.2, равные по величине, в этом проводе направлены в противоположные стороны, а поэтому компенсируются. Переменные же составляющие токов плеч I_1~ и I_2~ проходят через нагрузку в одном направлении и складываются. Симметричное напряжение сигнала на вход каскада подают так же, как и при обычной двухтактной схеме от трансформаторного или бестрансформаторного инверсного каскада.

Как видно из схемы 6.5а, транзисторы по отношению к источнику питания (т.е. по постоянному току) включены последовательно, а по отношению к нагрузке (т.е. по переменному току) – параллельно. Последнее обстоятельство снижает расчётное сопротивление нагрузки и приближает его к сопротивлению обычных громкоговорителей. Рассмотренный каскад может работать как в режиме А, так и в режиме В.

Для бестрансформаторного двухтактного каскада можно использовать один источник питания без средней точки (рис.6.5,б). В этом случае нагрузку R_Н подключают параллельно нижнему транзистору через разделительный конденсатор С_Р большой ёмкости, сопротивление которого на низшей рабочей частоте значительно меньше сопротивления нагрузки.

Ещё более простым при сохранении достоинств двухтактной схемы является бестрансформаторный каскад с параллельным входом и параллельным выходом, схема которого изображена на рис.6.6.

Рис. 6.6. Схема бестрансформаторного двухтактного каскада

с параллельными входом и выходом.

Цепи подачи смещения здесь также не показаны. В этой схеме используются комплементарные транзисторы, т.е. транзисторы с одинаковыми параметрами и характеристиками, но противоположным характером проводимости (например, КТ315 и КТ361). В одном плече работает транзистор типа n-p-n, в другом – транзистор типа p-n-p. Питание выходных цепей, как и в предыдущем случае, можно производить от двух последовательно соединённых источников, одного источника со средней точкой или источника без средней точки с разделительным конденсатором.

В каскаде с параллельным выходом и входом выходная цепь транзисторов по постоянному току также включена последовательно, а по переменному – параллельно. Ввиду того, что транзисторы в плечах имеют противоположную проводимость, а поэтому и противоположную полярность питающих напряжений, при подаче напряжения сигнала на базы обоих плечей ток в одном плече растёт, а в другом падает, и схема работает как двухтактная при подаче на вход несимметричного напряжения сигнала, не нуждаясь в инверсном каскаде.

Контрольные вопросы:

1. Нарисуйте (желательно по памяти) резисторный однотактный каскад усилителя мощности на транзисторе. Поясните назначение элементов схемы, перечислите достоинства и недостатки схемы.

2. Нарисуйте (желательно по памяти) трансформаторный однотактный каскад усилителя мощности на транзисторе. Поясните назначение элементов схемы, перечислите достоинства и недостатки схемы.

3. В каких режимах могут работать двухтактные усилители мощности?

4. Перечислите достоинства и недостатки бестрансформаторных усилителей мощности.