8.7.2 Безтрансформаторні підсилювачі потужності

Безтрансформаторні ПП працюють у режимах А, В і АВ та широко використовуються в дискретній електроніці і аналогових ІМС. Особливістю таких каскадів є послідовне ввімкнення активного приладу та навантаження до джерела живлення (рис.8.16, а), що дозволяє безпосередньо направляти потужність джерела живлення в навантаження за законами зміни вхідних малопотужних ЕІС. Наприклад, при надходженні гармонічного сигналу в позитивний напівперіод опір резистора R1 зменшується і в навантажені наростає струм I_R1 досягаючи максимального значення +(E_c – U_R1)/R_н. При цьому опір резистора R2 залишається незмінним і великим. В негативний напівперіод відбувається аналогічне підключення джерела -E_c.

Я к керовані опори використовуються транзистори. Схема на транзисторах одного типу провідності показана на рис.8.16, б). В даному. В даному випадку використовується комбіноване вмикання транзисторів СК – СЕ. Для того, щоб реалізувати описаний процес формування потужних сигналів на виході в такій схемі необхідно передбачити фазоінверсний резистивний каскад на транзисторі VT1, на колекторі та емітері якого виділяються сигнали протилежної полярності. Таким чином, сигнали надходять на входи транзисторів VT1 та VT2 зі зміщенням за фазою на 180 ел. град., що забезпечує поперемінне їх відкриття позитивними на півперіодами, сформованими на виході фазоінверсного каскаду, зумовлюючи поперемінне протікання струму в навантаженні назустріч один одномуТаким чином, сигнали надходять на входи транзисторів VT1 та VT2 зі зміщенням за фазою на 180 ел. град., що забезпечує поперемінне їх відкриття позитивними напівперіодами на виході фазоінверсного каскаду, зумовлюючи поперемінне протікання струму в навантаженні назустріч один одному.. Якщо транзистори однакові, а сигнал симетричний, паразитний постійний струм через навантаження не протікає.

Перевага такої схеми: а - відсутність трансформатора ( вкрай нетехнологічного компонента РЕА з небажаними масогабаритними показниками0; б – можливість підсилювати потужність постійної складової ЕІС.

Недоліки: підсилювач забезпечує виділення максимальної потужності тільки за умови наближення опору навантаження до оптимального, що завжди досягається при використанні трансформаторів.

Принципова електрична схема дво-тактного безтрансформаторного підсилювача потужності на комплементарних парах (p-n-p та n-p-п транзистори) подана на рис.8.17.

К ерувальний сигнал, що поступає на базу VT1 в позитивний напівперіод відкриває його, збільшується струм колектора і відповідно - спад напруги на R1, тобто збільшується негативна напруга –U_БЕ. Відкривається VT2, через який протікає струм I_{R Н}. До навантаження підключається джерело живлення +E_C. Заряджається конденсатор, на навантажені R_Н формується позитивний на півперіод. В негативний напівперіод вхідного ЕІС VT 1 закривається, потенціал його колектора збільшується, а відтак відкривається VT 3. Тепер джерелом енергії стає конденсатор, який розряджається через VT 3 та створює на навантажені струм, що протікає вверх. В результаті на R _Н формується негативний напівперіод синусоїди. Таким чином, в навантаженні протікає змінний струм протягом усього періоду. Бази вихідних потужних транзисторів можуть бути об`єднані. Діод ( або декілька діодів вмикають при налагоджені схеми для забезпечення початкового стану транзисторів ( режиму АВ). Наявність конденсатора виключає протікання струму в навантажені за відсутності вхідних ЕІС.

Вдосконалення схемотехніки безтрансформаторних ПП забезпечило розробку двотактних підсилювачів потужності на комплементарних парах з симетричним живленням ( +E _C ; -E_C ) . Варіант такої схеми показано на рис.8.18. Транзистори в такій схемі вмикаються за схемою із СК, що суттєво зменшує нелінійні спотворення вихідних потужних сигналів, а крім того значно спрощується узгодження вихідного опору емітерних повторювачів з низькоомним опором зовнішнього навантаження.

З а допомогою діодів VD1 та VD2 потенціали баз розподіляються таким чином, щоб забезпечити роботу потужних транзисторів в режимах підсилення АВ. При великому струмі колектора транзистора VT1 диференціальний опір діодів змінному струму значно менший за опір постійному струму. Це підсилює зв`язок за змінним струмом між транзисторами VT2 та VT3, на які надходить вхідний сигнал, підсилений перед цим лінійним підсилювачем на транзисторі VT1 . Під`єднання резистора R2 подільника зміщення до навантаження забезпечує негативний зворотний зв`язок за напругою, що підвищує стабільність схеми та якість підсилення. Симетричне живлення транзистора VT1 дозволяє збалансувати вихідні каскади і повністю усунути появу постійного небажаного струму в навантажені за відсутності вхідного ЕІС.

Описаний тип ПП широко використовується в ІМС.