Усилители. Двухтактный каскад усилителя мощности класса В

Двухтактный каскад усилителя мощности класса В

Усилители класса В

Усилители класса А

Инвертирующий усилитель с обратной связью

Схема такого усилителя имеет вид

.

Рис.4.12..

Усилительные свойства могут быть найдены:

U_вх.=i_вхR₁ U_ос=i_ос.R₂,

Таким образом, коэффициент усиления будет

K_ос.= - R₂/R₁, т.к. i_вх.=i_ос.=i.

Достоинства:

· Повысить стабильность K_U.

· Уменьшить выходное сопротивление R_вых.

· Расширить линейную часть передаточной характеристики.

· Снизить искажения при подачи входного сигнала большой амплитуды.

Такие усилители предназначены для получения определенной мощности на нагрузке. В таких усилителях применяется трансформаторная связь с нагрузкой.

Режим покоя (U_вх=0). За счет смещения появляются токи: I_бп., I_кп = βI_бп+(1+β)I_кбо

Если трансформатор идеален, то сопротивление первичной обмотки трансформатора постоянному току равно нулю и U_кп = Е_к

При U_вх = 0 появляется приращение ΔI_б, ΔI_к = βΔI_б. Нагрузкой является:

R_н^/=R_нω₁²/ω₂². Как было сказано раннее, необходимым параметром является К.П.Д.

Ρ_н=

Рис.2.23..

Построим зависимости

Рис.2.24.

На основе полученных кривых можно сделать выводы:

1. К.П.Д. - мах значение получается при значительном входном сигнале.

2. Мощность, потребляемая от источника, не зависит от величины входного сигнала.

3. Мах значение мощности потерь получаем в режиме покоя.

Такие усилители предназначены для передачи двухполярных сигналов. При этом они обладают рядом недостатков:

· Низкий К.П.Д., особенно при малом входном сигнале,

· Р_о не зависит от входного сигнала и в режиме покоя расходуется впустую,

· Наличие трансформатора определяет неблагоприятный характер частотных характеристик,

· Невозможност ь передачи однополярных сигналов

В таких усилителях нагрузка включается непосредственно в коллекторную цепь

рис 2.25.. В режиме покоя, когда u_вх = 0, смещение на базу транзистора не подается и I_кп = 0, Р_н = 0, т.е. нагрева транзистора в режиме покоя нет. При подачи на базу положительного входного сигнала ток коллектора увеличивается, появляется падение напряжения на коллекторном сопротивлении. При отрицательном сигнале выходное напряжение равно нулю, т.е. такой усилитель, может усиливать сигналы одной полярности. Это исключает применение трансформатора для связи с нагрузкой. На рис. 3.5. показаны кривые выходного и входного напряжения каскада при передачи однополярного сигнала.

Определим К.П.Д. каскада для случая указанного сигнала. Мощность, отдаваемую в нагрузку определим с учетом того, что в данном случае действующее значение U_вых=U_выхм

/R_н=

Мощность, потребляемая от источника, зависит от среднего тока, протекающего через нагрузку

ξЕ_к²/R_н Получаем К.П.Д.

ή=ξ

Из рассмотренных кривых рис. 2.26. можно сделать следующие выводы:

· К.П.Д. каскада класса В выше, чем в схеме рис2.24, особенно при малых и средних сигналов u_вх.

· Мощность, потребляемая от источника Е_к, минимальна в режиме покоя и увеличивается при росте u_вх.

· Мощность потерь максимально при средних значениях ξ, но намного меньше, чем максимальная мощность потерь в схеме 3.2. При малых ξ, Р_к мала, так как малы токи через транзистор, при больших ξ Р_к также мала, поскольку падение напряжения на нагрузке велико, а падение напряжения на транзисторе u_k = E_k – u_вых. мало.

Все сказанное позволяет сделать вывод, что усилители класса В имеют преимущества перед каскадами класса А. Невозможность усиления двухполярных сигналов преодолена в двухтактном усилителе мощности.

Один из возможных вариантов такого усилителя приведен на рис. 3.6.

В режиме покоя оба транзистора заперты. При подачи положительного входного сигнала u_вх. увеличивается ток i_к1 п-р-п транзистора V₁, полярность напряжения на нагрузке показана на рис. 3.6. Схеме работает так же, как каскад на рис. 3.4. транзистор V₂ заперт.

При напряжении отрицательной полярности заперт транзистор V₁, ток i_к2 р-п-р транзистора V₂, протекающий через нагрузку, увеличивается. Таким образом, транзисторы вступают в работу поочередно в зависимости от полярности усиливаемого сигнала. К запертому транзистору прикладывается напряжение u_k = E_k + u_вых., которое в пределе при больших ξ стремится к 2Е_к, что необходимо учесть при выборе транзистора