Способы построения однотактных выходных каскадов

При построении выходных каскадов, прежде всего надо правильно выбрать способ подключения внешней нагрузки. Простейшим способом является непосредственное включение внешней нагрузки в выходную цепь, рис.9.1.

Рис.9.1. Выходной каскад с непосредственным включением нагрузки.

Такая схема включения нагрузки отличается простотой, отсутствием дополнительных элементов, потерь и нелинейных искажений. Однако при этом в однотактном каскаде через нагрузку протекает постоянная составляющая выходного тока, что значительно уменьшает КПД. К тому же протекание постоянной состовляющей через акустическую систему недопустимо. В этой схеме сопротивление нагрузки по постоянной и переменной составляющим равны сопротивлению внешней нагрузки: R_н==R_нвн; R_н~= R_нвн

Второй способ подключения нагрузки может быть осуществлен через емкостную связь С1, что устраняет вышеуказанный недостаток, рис.9.2.

Рис.9.2. Выходной каскад с емкостной связью.

Этот способ построения выходных каскадов используется в импульсных усилителях напряжения, в эмиттерных и истоковых повторителях, а также находит широкое применение в операционных усилителях.

В усилителях мощности широкое применение находит трансформаторное включение. Рис.9.3.

Рис.9.3. Выходной каскад с трансформаторной связью.

Трансформатор служит выходным устройством, которое связывает вы­ходную цепь усилителя с внеш­ней нагрузкой и позволяет получить для усилительного элемента оптимальное сопротивление нагрузки, т.е. согласовать выход с соп­ротивлением нагрузки.

Известно, что трансформатор – это преобразователь сопротив­ления:

где и - токи в первичной и вторичной обмотках трансформато­ра;

и - напряжение на соответствующих обмотках;

- коэффициент трансформации;

и - количество витков в соответствующих обмотках.

Пересчитанное в цепь первичной обмотки сопротивление нагруз­ки определяется

. (9.2)

Из (9.2) можно сделать вывод, что в случае применения трансформаторной связи можно достигнуть максимальной передачи мощности и значительно повысить КПД. Однако использование трансформатора увеличивает габариты и вес, а также вносит дополнительные частотные и нелинейные искажения.

Через первичную обмотку трансформатора, включаемую в выходную цепь, подается напряжение питания на коллектор, а к вторичной обмотке подключают внешнюю нагрузку. Переменная составляющая выходного тока, проходя через первичную обмотку, создает на ней напряжение сигнала, трансформирующееся во вторичную обмотку и подающееся на внешную нагрузку.