29. Опишите двухтактные усилители мощности.

Двухтактные выходные каскады.

Схема двухтактного усилителя в режиме класса. В включенная по схеме ОЭ приведена на рис. 4.18. В режиме по постоянному току на базы обоих транзисторов с делителя R₁R₂ от источника питания E_к подастся небольшое напряжение смещения U_oб, определяющее небольшой ток базы. Поэтому в схеме существует режим класса В. На входы транзисторов Т₁ и T₂ со вторичной обмотки трансформатора предоконечного усилителя напряжения с выходным сопротивлением R_и поступает два симметричных напряжения U_вх1=U_б1 и U_вх2=U_б2 сдвинутых по фазе на 180°. Поэтому один из транзисторов закрыт, а другой открыт и транзисторы пропускают токи поочередно, по полупериодам (со сдвигом на 180°), как видно из диаграмм коллекторных токов i_k1 и i_k2 построенных возле коллекторных цепей транзисторов.

Несмотря на то что токи отдельных транзисторов имеют вид импульсов, сквозной ток первичной обмотки i₁ и напряжения на коллекторах U_к1 и U_к2 имеют форму синусоиды, т.к. из-за наличия магнитной связи между обеими половинами первичной обмотки трансформатора Тр₂ при изменении мгновенного значения коллекторного тока одного из транзисторов появляются ЭДС на обеих полуобмотках, причем на одной из них ЭДС самоиндукции, а на другой – ЭДС взаимоиндукции.Так как постоянные составляющие коллекторных токов I_ок1 и I_ок2 направлены встречно, то подмагничивание трансформатора Тр₂ отсутствует. Это позволяет уменьшить его габариты.

Рис. 4.18

За счет повышающего или понижающего трансформатора увеличивается коэффициент усиления по напряжению или по току; т.к. падение напряжения за счет постоянной составляющей выходного тока на малом активном сопротивлении первичной обмотки трансформатора незначительно, к выходным зажимам транзистора подводится почти все напряжение питания. Это позволяет использовать более низковольтные источники питания; согласование выходного сопротивления предыдущего каскада с входным сопротивлением последующего каскада или нагрузкой позволяет осуществить режим передачи максимальной мощности.

Недостатки: большие масса, габариты и стоимость.

30. Опишите усилители в интегральном исполнении. Опишите бестрансформаторный усилитель мощности.

Операционные усилители (ОУ).

ОУ в интегральном исполнении составляют основу аналоговых интегральных схем.

ОУ это многокаскадные усилители постоянного тока с обратными связями, которые используют в аналоговой вычислительной технике для выполнения операций алгебраического сложения, вычитания, умножения, деления, дифференцирования, интегрирования, логарифмирования и т. д.

Интегральные ОУ обычно строят по схеме усиления с непосредственной связью между отдельными каскадами с дифференциальным входом и биполярным по отношению к амплитуде усиливаемого сигнала выходом. Такие усилители легко соединять последовательно при непосредственной связи между отдельными каскадами, а также достаточно просто охватывать любыми цепями обратных связей. ОУ имеет также два выхода (рис.1, а), с которых можно снять два противофазных напряжения U_вых1 и U_вых2. Причем каждое из выходных напряжений может быть положительно или отрицательно относительно потенциала общей (заземленной) точки двух источников питания +U_ип и –U_ип. Оба разнополярные выходные напряжения должны иметь примерно одинаковый уровень, в связи с чем требуется равенство по абсолютному значению обоих источников питания.

Большинство стандартных интегральных ОУ имеет один выход (рис.1, б). При этом выходное напряжение U_вых находится в фазе с напряжением U_вх1 и противофазно напряжению U_вх2.

Рис. 1

Напряжение, приложенное непосредственно между входами, равно разности напряжений U_вх1 и U_вх2. Выпускаемые ОУ характеризуются большим входным и низким выходным сопротивлениями, а также высоким коэффициентом усиления. Представляя ОУ идеальной моделью, считают, что K_U→∞, R_вх→∞, R_вых→0, они имеют бесконечно широкую полосу частот, начиная с частоты f=0; постоянство амплитуды усиливаемого сигнала во всем диапазоне частот; отсутствие шумовых и дрейфовых ошибок во времени и в диапазоне температур.

Бестрансформаторные выходные каскады.

В ИМС применяют двухтактные усилители мощности с бестрансформаторным выходом. Они построены на разнотипных транзисторах: р-n-р и n-р-n-типа.

Смещение по постоянному току осуществляется делителем R1R2R3. Поскольку сопротивление резистора R2 обычно мало, можно считать, что базы обоих транзисторов по переменному току соединены и имеют один входной зажим (несимметричный вход).

Когда на входе усилителя появляется переменный сигнал, при положительной полуволне открывается транзистор типа n-р-n, пропуская в нагрузку ток, а состояние транзистора типа р-n-р не изменяется. При поступлении на вход отрицательной полуволны сигнала, наоборот, работает транзистор типа р-n-р. Таким образом, в нагрузке проходит переменный ток в течение всего периода. Постоянный ток в случае, если транзисторы имеют идентичные параметры и сигналы одинаковы по амплитуде, через нагрузку Rн не проходит.