Принцип построения бестрансформаторного усилителя мощности

Общие сведения

Бестрансформаторные двухтактные усилители мощности

Лекция №11

Непосредственное включение внешней нагрузки в выходную цепь усилительных элементов позволяет исключить трансформатор. Тран­сформаторы создают частотные и нелинейные искажения. Трансформаторные каскады не способны пропускать широкую поло­су частот, а за счет больших фазовых сдвигов в таких каскадах или становится невозможным применение глубокой обратной связи. Трансформаторы громоздки, обладают большей массой и, в отличие от транзисторов, диодов и резисторов, не могут являться элементами интегральных схем.

Транзисторные бестрансформаторные усилители получили большое распространение из-за своих весьма высоких качественных показате­лей. Они являются основным звеном современной аппарату­ры высококачественного усиления звуковых частот и наиболее пер­спективны, так как могут быть реализованы в интегральном исполне­нии.

Бестрансформаторный усилитель представляет собой двухтак­тный каскад с последовательным питанием и параллельным возбуждением однофазным несимметричным напряжением, рис.11.1.

Рис.11.1. Бестрансформаторный усилитель мощности.

По постоянному току транзисто­ры V2 и V3 включены последовательно, а по переменному - параллельно. Поэтому выходное сопротивление каскада уменьшается, что сни­жает оптимальное сопротивление нагрузки, приближая его к сопро­тивлению электродинамических громкоговорителей (4 или 8 Ом). Внешняя нагрузка подключается к общей точке эмиттеров через раздели­тельный конденсатор С1, сопротивление которого на низшей рабочей частоте должно быть невелико по сравнению с . Поэтому эта емкость С1 выбирается с большим номиналом.

Использование транзисторов с одинаковыми параметрами, но разной структурой позволяет объединить входные цепи плеч и исклю­чить фазоинверсный каскад, так как сигнал, открывающий транзис­тор типа р-n-р, будет закрывать транзистор n-р-n. Плечи работают в противофазе и поочередно. Отрицательная полярность сигнала открывает V2 и закрывает V3. Выходной ток, протекая через С1, заряжает ее до 0,5Е. При положительной полярности транзистор V2 закрывается и открывается V3. Источником питания в этот период является заряд емкости С1. Следовательно, такой каскад может возбуждаться однофазным напряжением от обычно­го резисторного каскада с непосредственной связью.

Бестрансформаторные каскады могут работать как в режиме А, так и в режиме В, но более часто используется экономичный режим В. Транзисторы в режиме В могут работать и без смеще­ния, однако в этом случае появляются искажения типа "ступеньки", характерные для режима В.

Для обеспечения начального смещения и выходных тран­зисторов V2 и V3 используют терморезистор или диод, включен­ный в коллекторную цепь транзистора V1 последовательно с резисто­ром нагрузки . Ток покоя транзистора V1 предоконечного каскада, проходя через , создает на нем небольшое падение напряжения, которое равно суммарному напряжению смещения . Так как транзисторы оконечного каскада включаются последовательно по постоянному току, кроме того, их коллекторные напряжения должны быть оди­наковыми, то общая точка эмиттеров транзисторов V2 и V3 будет иметь потенциал относительно общего провода, равный 0,5 Е₀.

Терморезистор осуществляет стабилизацию то­ка покоя оконечных транзисторов, так как его сопротивление, а, следовательно, и падение напряжения смещения на нем уменьшаются при повышении температуры. Терморезистор или диод устанавливается на радиаторе одного из оконечных транзисторов в непосредственной близости от него, так что их температуры будут примерно одинако­выми. В первом каскаде используется эмиттерная стабилизация точ­ки покоя транзистора V1.

Для стабилизации потенциала общей точки эмиттеров (0,5 Е_о) используется отрицательная обратная связь (ООС), охватывающая оба каскада. Ее элементами являются резисторы R1 и R2, одновременно образующие делитель смещения в цепи базы транзистора V1. OOC не только стабилизирует напряжение 0,5 Е₀, но и улучшает качественные показатели усилителя, так как она введена по постоянному и переменному токам.

Однако эта схема бестрансформаторного усилителя обладает существенным недостатком, заключающимся в том, что обычный резисторный каскад не может обеспечить необходимой амплитуды возбужде­ния для полного использования выходных транзисторов, а это значи­тельно снижает КПД усилителя. Так как выходные транзисторы оказываются включенными с общим коллектором (ОК), то напряжение возбуждения, подводимое к их входной цепи должно превышать выходное.