Безтрасформаторні підсилювачі

Трансформатори, що використовувалися у вхідних та вихідних колах розглянутих вище підсилювачів потужності (рис.1 та 5), є вельми небажаними елементами у сучасних радіоелектронних приладах. Ці трансформатори дуже громіздки, дорогі, потребують при своєму виготовленні ручної праці, знижують загальний к.к.д підсилювачів і абсолютно несумісні з мікроелектрнною технологією. Тому у сучасній радіоелектронній апаратурі намагаються обходитися без них. Це призвело до створення цілої низки схем безтрансформаторних підсилювачів потужності. Особливо вдало це вдається реалізувати у схемах двотактних підсилювачів. Приклад подібної схеми зображено на рис.9.

Тут використовуються два транзистори з протилежними знаками провідності (npn та pnp) з подібними одна до одній характеристиками. Такі пари транзисторів спеціально виготовляються радіоелектронною промисловістю. А схеми з їх використанням мають назву схем з доповняльною симетрією.

Транзистори живляться від двох окремих джерел з протилежною полярністю і увімкнені за схемою зі спільним колектором (СК). Навантажувальний опір Rн увімкнено у коло емітера, отже дана схема є узагальненням емітерного повторювача. Оскільки вихідний опір подібних схем вельми малий, це дає змогу безпосередньо узгоджувати його з низькоомним наватажувачем (напр. динамічним гучномовцем).

Оскільки опори у колах баз R_Б однакові, точки M і N є еквіпотенціальними, зміщення у колах баз є нульовим і транзистори працюють у режимі класа В.[6] Через розділову ємність Ср на бази обох транзисторів подається однаковий змінний вхідний сигнал. Однак зважаючи на те, що транзистори мають протилежні знаки провідності, транзистор VT1 відкривається позитивною полярністю вхідного сигнал і утворює струм через навантажувальний опір лише протягом позитивного напівперіоду вхідного сигналу. А транзистор VT2 відкривається негативною полярністю вхідного сигналу і проштовхує струм через Rн протягом негативного напівперіоду. Отже, схема загалом працює так, як це було зображено вище на рис.6. Постійна компонента струму через опір Rн не протікає.

Дещо досконаліший варіант попередньої схеми зображено на рис.10. Тут замість опорів r увімкнені діоди VD1 та VD2 (по одному, або по декілька штук послідовно). На цих діодах створюється постійна напруга зміщення, величиною якої можна встановлювати класи підсилення АВ або А. На відміну від опорів r вони, створюючи постійну напругу зміщення, не чинять перешкод для проходження змінних вхідних сигналів до баз транзисторів.

Цікавою особливістю даної схеми є те, що вона живиться лише від одного уніполярного джерела, хоча і з подвоєною величиною напруги у 2Ек. Послідовно зі вихідним опором Rн вімкнено велику ємність С. Протягом позитивного напівперіода вхідної напруги протіканням струму від верхнього транзистора VT1 ця ємність заряджається позитивно (як це зображено на рис.10). А у негативний напівперіод, коли відкривається нижній транзистор VT2, заряди з ємності С стікають через цей транзистор і ємність С відіграє для нього роль джерела живлення.

Певним недоліком розглянутої схеми з доповняльною симетрією є складність підбору двох транзисторів з протилежними знаками провідності і подібними характеристиками. Дещо простіше підібрати два іденетичних транзистори з однаковими знаками провідності. Тому поруч з безтрансформаторними підсилювачами з доповняльною симетрією існують схеми на транзисторах з однаковими знаками провідності.

Складність тут , однак, полягає в тому, що на входи транзисторів слід подавати сигнали у протилежних фазах (рис.11). Це можна зробити різними способами: шляхом використання двоплечого вхідного трасформатора (як на рис.5), диференціального підсилювача, або за допомогою спеціального фазоінверсного каскаду, що перетворює несиметричну однополярну вхідну напругу на симетричну двополярну (рис.12).

Оскіьки тут можна вважати що струм у колі колектора VT3 майже дорівнює його емітерному струму, то на опорах R1=R2 створюватимуться змінні компоненти сигналів з однаковими амплітудами, але з протилежними фазами. Додатковими опорами r можна змінювати зміщення та і переводити їх у режими класів АВ або А.

Інколи для створення пари протилежних вхідних сигналів використовують передкінцевий каскад з доповняльною симетрією (рис.13). Тут за допомогою транзисторів VT3 та VT4 з протилежними знаками провідності на опорах R1 і R2 створюються сигнали з протилежними фазами. Невеликі опори r у колах емітерів VT1 і VT2 не є обов’язковими. Вони утворюють локальний негативний зворотний зв’язок і покращують симетрію обох плеч кінцевого каскаду.