Тема 4.3 стабилизация режима в мощных усилителях

Рассмотренные ранее способы стабилизации режима покоя коллектора недостаточны для мощных усилителей в оконечных каскадах, так как они не дают требуемого эффекта или не действуют при старении или замене транзистора, поэтому в практических схемах применяют сложные цепи ООС по постоянному току, в которых управляющий транзистор уменьшает смещение в цепи базы оконечного каскада при повышении температуры или возрастании тока покоя коллектора по какой-либо другой причине. Это и обеспечивает стабилизацию режима покоя. Такая схема применена в оконечных усилителях аппаратуры «Звук Т» (рис. 36).

Рис.35 Стабилизация исходного режима мощных транзисторов управляющим транзистором с динамической нагрузкой в цепи обратной связи по постоянному току

Оконечный каскад построен по усовершенствованной схеме двухтактного бестрансформаторного каскада на составных транзисторах разного типа. Смещение, определяющее ток покоя, создается на резисторе R_бб, включенном между базами первого и второго транзисторов. Оно создается током покоя предоконечного транзистора VТ′. Этот ток одновременно является и коллекторным током покоя пятого VТ5 и шестого VТ6 транзисторов в цепи ООС по постоянному току.

Цепь ООС состоит из следующих элементов:

- R_ос - резистор обратной связи, зашунтированный стабилитронами VД1 и VД2;

- VТ5 и VТ6 с резистором Rк₅ и стабилитронами VД3 и VД5;

- диод VД4;

- R_к′ - резистор коллекторной нагрузки предоконечного каскада;

- R_бб - резистор смещения мощного предоконечного каскада.

Схема настраивается так, что при расчетной величине тока покоя суммарный коллекторный ток верхнего плеча (и такой же) нижнего создает на резисторе обратной связи падение напряжения, составляющее доли Вольта. Оно определяет расчетный потенциал эмиттера VТ5, а потенциал базы этого транзистора задается и стабилизируется стабилитроном VД5 таким, чтобы он был ниже потенциала эмиттера на величину напряжения смещения. Таким образом, создается номинальный коллекторный ток, последовательно включенных транзисторов VТ5, VТ6 и VТ′, а значит и номинальное смещение и токи покоя оконечных транзисторов. Управляющий каскад в цепи обратной связи построен на транзисторе VТ5, собранном по схеме с общей базой. Его коллекторной динамической нагрузкой является транзистор VТ6 (ОБ). Потенциал базы VТ6 задается и стабилизируется стабилитронами VД3 и VД5, которые включены последовательно между базой VТ6 и + Е_к. Одновременно VД3 стабилизирует коллекторное напряжение транзистора VТ5 через малые сопротивления эмиттерного перехода VТ6 и резистора R_к5 -это исключает ложное срабатывание схемы из-за непостоянства коллекторного напряжения VТ5 и увеличивает чувствительность схемы к приращениям напряжения обратной связи на резисторе R_ос при повышении температуры.

Диод VД4 предотвращает повышение потенциала коллектора VТ6 в положительный полупериод сигнала на коллекторе VТ′, что могло бы привести к созданию на коллекторном переходе VТ6 прямого напряжения вместо обратного и пробою транзистора.

Наличие диода VД4 и приводит к тому, что в этот момент повышается потенциал его катода – на диоде действует обратное напряжение, следовательно, он закрывается и отключается коллектор VТ6 от резистора R_к′.

Стабилитроны VД1 и VД2 в режиме покоя закрыты, т.к напряжение R_ос мало, и на каждом стабилитроне напряжение меньше порогового в прямом направлении, поэтому они не шунтируют R_ос и не оказывают влияние на режим покоя.

Работа схема заключается в следующем: если из-за повышения температуры, старения или замены транзистора начинает возрастать ток покоя оконечного каскада, то увеличивается падение напряжения на резисторе R_ос - это приводит к понижению потенциала эмиттера VT5, уменьшению прямого напряжения на его эмиттерном переходе, а, следовательно, и уменьшению коллекторного тока транзисторов VT5, VT6 и VT′, протекающих через резистор R_бб. При этом уменьшается смешение, а значит и ток покоя оконечных транзисторов до нормальной величины, то есть режим стабилизируется.

В рассмотренной схеме стабилизация режима эффективна, экономична, достаточно точная и действует независимо от причины, вызвавшей нарушение режима покоя. При этом нет надобности подбирать транзисторы по параметрам, а при замене не имеет значение производственный разброс коэффициентов усиления тока.

Когда же подается усиливаемый сигнал, обратная связь не срабатывает, т.к. при увеличении напряжения на резисторе R_ос за счет тока сигнала, напряжения на стабилитронах VД1 и VД2 достигает пороговой величины, они открываются и поддерживают напряжение на резисторе Rос постоянным.

Достоинство схемы еще и то, что в режиме усиления сигнала все изменения коллекторного тока VT′, происходящие с частотой сигнала, передаются в качестве тока входного сигнала в базу открытого в данный полупериод транзистора VT1 и VT2. Это объясняется тем, что переменный ток не ответвляется в цепь коллектора VT6 (ОБ), который является токостабилизирующим двухполюсником, т.е имеет бесконечно большое сопротивление переменному току.

При малых сигналах это дает уменьшение искажений типа центральной отсечки.