3. Усилители мощности

Основным недостатком предварительных усилителей, работающих в линейном режиме (в режиме А), является низкий КПД. Даже при максимально возможных амплитудах входных сигналов он не превышает 50%. В этой связи для получения в низкоомной нагрузке (громкоговоритель, передающая антенна) требуемой мощности сигнала применяются усилители мощности (УМ).

По способу подключения нагрузки УМ делятся на трансформаторные и бестрансформаторные. В современных схемах трансформаторные каскады практически не встречаются.

В бестрансформаторных выходных каскадах используют однотипные или разнотипные транзисторы, которые включаются по двухтактной схеме (рис.2.12, а).

Разнотипные транзисторы имеют идентичные параметры и их называют комплементарными. Схемы с однотипными транзисторами применяются крайне редко.

Оба транзистора включены по схеме эмиттерного повторителя. Поэтому схему часто называют двухтактным эмиттерным повторителем. Запитываются транзисторы от источника биполярного напряжения (или двух однотипных источников).

При подаче входного сигнала транзисторы работают попеременно, в так называемом режиме В (режим нелинейного усиления, когда выходная мощность сигнала близка к предельно допустимым соответствующим значениям параметров транзистора). КПД двухтактного каскада достигает предельного значения 87,5%.

Основной недостаток рассмотренной схемы – большие нелинейные искажения выходного сигнала из – за нелинейности начальных участков входных характеристик транзисторов. Для их устранения используют промежуточный режим (АВ) работы транзисторов, который обеспечивается подачей на транзисторы небольшого отрицательного напряжения смещения.

3. Влияние обратной связи на характеристики усилителя

Под обратной связью (ОС) понимают процесс передачи части выходного сигнала на вход усилителя. В любом усилителе принципиально всегда существует внутренняя ОС, обусловленная физическими процессами, протекающими в усилительном элементе вследствие его неидеальности, например, за счет наличия межэлектродных емкостей, а также в связи с наличием у элементов схемы реактивностей: индуктивности и емкости. Обратные связи, как правило, приводят к ухудшению параметров усилительного каскада и нарушению работы усилителя. Вместе с тем, с помощью специально введенной ОС можно улучшить параметры и характеристики усилителя. Вспомним, например, применение термостабилизирующей ОС в каскадах усиления на БПТ.

В схемах усилителей применяются или могут самопроизвольно возникать различные виды ОС. По методу получения различаются: ОС по напряжению, если сигнал ОС пропорционален выходному напряжению; ОС по току, если сигнал ОС пропорционален выходному току. По способу введения сигнала ОC на вход усилителя различают последовательную ОС, если цепь ОС включается последовательно с источником усиливаемого сигнала, и параллельную ОС, если цепь ОС включается параллельно усилителю).

Оценим влияние ОС на примере усилителя с последовательной ОС по напряжению (рис. 2.13).

Введем коэффициент усиления усилителя с ОС К_ОС

.

Пусть напряжение на входе усилительного элемента определяется суммой:

,

где - напряжение источника входного сигнала;

- напряжение на выходе цепи ОС.

Поделим обе части выражения на и запишем полученное выражение через коэффициенты

где - коэффициент усиления усилителя с ОС; - коэффициент передачи петли ОС; - коэффициент усиления усилителя без ОС.