10.3 Однотактні каскади кінцевого підсилення

Розрізнюють два типи схем підсилювачів потужності: однотактні і та двотактні У свою чергу, ці схеми поділяються на схеми з безпосереднім увімкненням навантаження та з проміжними при­строями — трансформаторні. Електричнасхема однотактного ККП з безпосереднім увімкненням навантаження поадана на рис. 10.3.

Рисунок 10.3 – Схема однотактніого підсилювача потужності

Позитивними якостям однотактних схем з безпосереднім увімкнен­ням навантаження є їх простість, відсутність додаткових елементів, втрат потужності у вихідному пристрої додаткових нелінійних частотних та перехідних спотворень і можливість підсилення;сигналів у широкій смузі частот, а їх недоліками — протікання через навантаження постій­ної складової струму та наявність на навантаженні постійного потен­ціалу, невеликий ККД, зумовлений використанням режиму класу А .

За повного використання навантажувальної характеристики (рис. 10.4) вихідна потужність

,

(10.6)

і відповідно ККД

,

(10.7)

Напруга живлення у такій схемі має бути вибрана з умови, а струм спокою, що дорівнює сумітавідповідно

.

Рисунок 10.4 – Наскрізна характеристика однотактніого підсилювача потужності

Активний елемент такого каскаду має забезпечити струм , тобто

.

Кращі показники з ККД має трансформаторний каскад. Коли за­стосовується ідеальний трансформатор з опором втрат , напруга спокою між вихідними електродами активного елемента дорівнює Е. За синусоїдального вхідного сигналу та роботи каскаду в режимі кла­су А та повного використання навантажувальної характеристики ді­стаємо

;

(10.8)

тобто за ККД в 2 рази вище, ніж у попередньому випадку. Але смуга частот у цьому разі менша, проте розміри, вага та вартість більші. Вибираючи відповідний коефіцієнт трансформації, забезпечують роботу каскаду практично на будь–яке навантаження.

Внаслідок дії електрорушійної сили самоіндукції напруга що може у 8–10 разів перевищувати, що може спричинити пробій тран­зистора, тому напруга спокоювибирається з умови. У трансформаторному каскаді опір навантаження змінному струмувизначається через опір навантаженнята коефіцієнт трансформації;.

У такому каскаді потужність сигналу більше, ніж потужність сигналу на навантаженні, бо спостерігаються втрати енергії у трансформаторі

;

де — ККД трансформатора.

10.4 Двотактні каскади кінцевого підсилння

На рис. 10.5 а, б зображено трансформаторну та безтрансформаторну схеми двотактних підсилювачів.

Рисунок 10.5 – Електричні схеми трансформаторного (а) і безтрансформаторного (б) двотактних підсилювачів

Принцип роботи таких підсилювачів у режимі класу В пояснюється діаграмами (рис. 10.6, 10.7). Через спільне навантаження чи первинну обмотку струми колекторівтатечуть назустріч один одному так, що напруга на наван­таженні визначається різницею струмів та.

Колекторний струм кожного плеча можна виразити поліномом

Рисунок 10.6 – Часові діаграми колекторних струмів кожного плеча двотактного підсилювача

Якщо напруга на базі верхнього плеча , то напруга для транзистора нижнього плеча. Струм плеча колектора відповідно становить

;

Отже, напруга на навантаженні

(10.9)

Аналіз виразу (10.9) показує, що вихідна напруга схеми не має постійної складової напруги та парних гармонік за довільного їх змісту у струмах кожного плеча.

Зміна напруги джерела живлення через дію перешкод (пульсації, фон тощо) призводить до одночасної зміни колекторних струмів транзис­тора, внаслідок чого зазначені завади не проходять на вихід підсилю­вача.

Рисунок 10.7 - Наскрізна характеристика двотактніого підсилювача потужності

Позитивні якості двотактної схеми:

• ­компенсація всіх парних гармонік, які утворюються у кожному плечі схеми, що дозволяє використовувати режим класу В з його висо­кими енергетичними показниками;

• відсутність спаду постійної напруги на опорі навантаження, внаслідок чого на колектори транзисторів передається вся напруга живлення за будь–яких ;

• компенсація завад і фону, що створюються джерелом живлення.