Однотактный выходной трансформаторный каскад.
Однотактный выходной трансформаторный каскад работает в режиме класса А. В виде коллекторной нагрузки он имеет первичную обмотку согласующего трансформатора рисунок.
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.
На рисунке площадь АВС представляет собой мощность, отдаваемую усилителем в нагрузку.
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.
Для усилителей мощности неудобно использовать режимы класса А, т.к. у него низкий КПД, классы В и С характеризуются высоким КПД, но и очень высоким уровнем нелинейных искажений, поэтому используется режим класса АВ.
|
|
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 напряжения.
Двухтактные усилительные каскады работают в режимах классов В или АВ.
Когда на базы транзисторов будет подаваться положительное напряжение они будут находиться 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 вторичной 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.
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.
Двухтактный выходной бестрансформаторный каскад.
Наиболее широкое распространение в выходных усилителях получили бестрансформаторные каскады на транзисторах разного типа проводимости.
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 протекать 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.