Двухтактный выходной бестрансформаторный каскад

1) Однотактный выходной трансформаторный каскад.Однотактный выходной

трансформаторный каскад работает в режиме класса А. В виде коллекторной нагрузки он име-

ет первичную обмотку согласующего трансформатора (смотрите рисунок 249).

Выходные каскады усиления являются усилителями мощности. Применение согласующих

трансформаторов позволяет осуществлять оптимальное согласование выхода усилителя с на-

грузкой. В этом случае можно считать, что P1 = P2, где Р1 – мощность первичной обмотки, а

Р2 – мощность вторичной обмотки, или, что то же самое, мощность нагрузки.

Разделим обе части последнего уравнения на U12.

Получим:

На рисунке 250 площадь АВС представляет собой мощность, отдаваемую усилителем в на-

грузку.

С учётом КПД трансформатора, мощность Р, отдаваемая в нагрузку, будет равна η = 60\70%.

Применяются однотактные выходные каскады для усиления небольших мощностей.

Недостатками являются все недостатки трансформаторной межкаскадной связи.

2) Двухтактный выходной трансформаторный каскад.Во входной цепи включён

трансформатор Тр1 со средней точкой во вторичной обмотке. Это позволяет получить на базах

транзисторов VT1 и VT2 два одинаковых по амплитуде и противоположных по фазе напряже-

ния (смотрите рисунок 251).

Двухтактные усилительные каскады работают в режимах классов В или АВ.

Когда на базы транзисторов будет подаваться положительное напряжение они будут нахо-

диться в открытом состоянии и через них будут протекать токи от плюса Eк, средняя точка

Тр2, половина первичной обмотки Тр2, коллектор – эмиттерный переход транзистора, общий

провод, минус Eк. Следовательно, в первичной обмотке Тр2 токи будут протекать от средней

точки в разные стороны, за счёт чего магнитные потоки в сердечнике и наводимые во вторич-

ной обмотке магнитные поля, а значит, и ток в нагрузке будут вычитаться.

То есть Iн = I1 – I2.

Ток в нагрузке будет иметь двойной размах по сравнению с каждым из токов транзистора, а

следовательно, такая схема будет отдавать в нагрузку удвоенную мощность по сравнению с

мощностью, рассеиваемой каждым из транзисторов.

Эта схема используется для усиления больших мощностей.

Достоинства: малые нелинейные искажения, так как в сердечнике отсутствует постоянная со-

ставляющая магнитного потока и не происходит насыщение; схема не чувствительна к пульса-

циям напряжения питания.

Недостатки: все недостатки трансформаторных схем – узкий диапазон частот, повышенные

габариты и вес трансформатора, большие частотные искажения.

Частично недостатки трансформаторных каскадов можно устранить, если на входе вместо

трансформатора Тр1 поставить фазоинверсный каскад (или каскад с разделённой нагрузкой),

имеющий два выхода (смотрите рисунок 253).

Напряжение с выхода 1 – Uвых1 – будет в противофазе с входным напряжением, как для схе-

мы с ОЭ, а напряжение с выхода 2 – Uвых2 – будет в фазе с входным напряжением, как для

схемы эмиттерного повторителя. Если при этом сопротивление Rк будет равно сопротивле-

нию Rэ, то и амплитуды напряжений с выходов 1 и 2 будут равны.

3) Двухтактный выходной бестрансформаторный каскад.Наиболее широкое

распространение в выходных усилителях получили бестрансформаторные каскады на транзи-

сторах разного типа проводимости (смотрите рисунок 254).

При подаче на вход положительной полуволны напряжения транзистор VT1, структуры n-p-n,

будет открыт, а транзистор VT2,структуры p-n-p, будет закрыт, и через нагрузку будет проте-

кать ток по цепи от плюса Eк1, коллектор – эмиттер VT1, Rн, общий провод, минус Eк1.

При отрицательной полуволне входного напряжения транзистор VT1 закрывается, а VT2

открывается, и через него будет протекать ток от плюса Eк2, Rн, эмиттер - коллектор VT2, ми-

нус Eк2.

Таким образом, токи в нагрузке будут вычитаться, за счёт чего в нагрузке появится удвоенная

амплитуда тока, следовательно, и удвоенная мощность.

Достоинства: все достоинства двухтактных бестрансформаторных каскадов – большая выход-

ная мощность, независимость от пульсаций ИП, малые нелинейные искажения. Кроме того,

двухтактные бестрансформаторные каскады свободны от недостатков трансформаторных кас-

кадов.

Недостаток данной схемы: быстрый выход из строя транзисторов при КЗ или перегрузке в на-

грузке.

Усилители постоянного тока

с непосредственными связями