Однотактный усилитель мощности

Однотактный усилитель мощности используется для получения небольших мощностей (рисунок 26).

Назначение элементов. Так как R_вых усилительных каскадов с ОЭ составляет обычно сотни ом и единицы килоом, а R_н обычно в несколько десятков раз меньше, то для согласования R_н и R_вых усилителя мощности ставят понижающие трансформаторы с коэффициентом

n = w1 / w2 = ,

где w1 и w2 – число витков первичной и вторичной обмоток.

+E_К

При определенном n можно добиться равенства: R_вых = R_н, т. е. выполнить условие получения P_max в нагрузочном устройстве.

Делитель R_Б1 / R_Б2 фиксирует по постоянному току потенциал базы.

R_Э – элемент эмиттерной температурной стабилизации, который шунтирован конденсатором С_Э, позволяющим исключить ООС по переменному току, снижающую К_Р.

C_Р – разделительный конденсатор, не пропускающий постоянную составляющую тока, т. е. исключающий шунтирование входной цепи каскада цепью источника питания по постоянному току.

T_Р

R_н

U_вых

R₁

C₁

VT

C_Э

R_Э

R₂

U_вх

Рисунок 26 – Однотактный

усилитель мощности

C_Р – разделительный конденсатор, не пропускающий постоянную составляющую тока, т. е. исключающий шунтирование входной цепи каскада цепью источника питания по постоянному току.

Однотактный УМ работает в режиме А, и усиление входного (например, синусоидального) сигнала происходит за один такт, т. е. положительная и отрицательная полуволны усиливаются одновременно.

Двухтактные трансформаторные усилители мощности

Д

Назначение элементов двухтактного УМ аналогично назначению соответствующих элементов однотактного УМ с учетом того, что они обслуживают два транзистора. Входной трансформатор Тр_вх

обеспечивает получение двух одинаковых по модулю, но противофазных напряжений U_вх1 и U_вх2. Выходной трансформатор Тр_вых суммирует переменные

вухтактный УМ состоит из двух симметричных плеч (рисунок 27). Транзисторы VТ₁ и VТ₂, которые подбирают с максимально близкими характеристиками, работают в одинаковом режиме. Единственным отличием в работе плеч УМ является противофазность I и U в цепях баз транзисторов, и из этого следует противофазность I и U в коллекторных цепях.

VT₁

U_вх1

ω₁₁

ω₂₁

R₁

R₂

ω₁₂

U_вх

+E_К

U_вх2

ω₂₂

VT₂

Рисунок 27 – Двухтактный

усилитель мощности

выходные токи и напряжения транзисторов. К вторичной обмотке Тр_вых подключен нагрузочный резистор.

Преимущества двухтактных усилителей наиболее ощутимы при использовании режима В. В отсутствие входного сигнала U_вх = 0, U_Б-Э обоих транзисторов равны нулю. U_н = 0, к коллектору каждого транзистора относительно эмиттера приложено постоянное напряжение + Е_К.

Процесс усиления входного сигнала осуществляется в два такта работы схемы. Первый такт сопровождается усилением одной полуволны с участием 1-го транзистора, а второй такт – усилением другой полуволны с участием другого транзистора.

Преимущества двухтактного УМ, работающего в режиме В:

– обеспечение большой мощности в нагрузке по сравнению с однотактным УМ;

– меньшая чувствительность к пульсациям напряжения питания;

– возможность получения высокого КПД за счет работы в режиме В.

Недостатки двухтактного УМ:

– необходимость в двух идентичных транзисторах;

– необходимость в выходном трансформаторе с выводом средней точки первичной обмотки;

– наличие двух противофазных входных напряжений, что также требует наличия трансформатора, а это увеличивает массу и габариты усилителя.