12.5.5. Каскады усиления мощности

Каскад усиления мощности предназначен для отдачи заданной мощности сигнала в заданное сопротивление нагрузки. Эта мощность должна отдаваться при допустимом уровне нелинейных, частотных и переходных искажений, а также при возможно меньшем потреблении мощности от источников питания.

Специфической особенностью каскада мощного усиления является полноеиспользование характеристик усилительного элемента из-за большой амплитуды входного сигнала, получаемого с каскадов предварительного усиления, вследствие чего параметры усилительного элемента за период сигнала изменяются в широких пределах, включая и нелинейные участки ВАХ усилительных элементов. Поэтому расчет отдаваемой каскадом мощности, его коэффициента усиления, коэффициента гармоник проводят графическим способом по характеристикам усилительного элемента, так как при аналитическом расчете этих величин с использованием малосигнальных параметров усилительного элемента (параметров в точке покоя) получаются значительные ошибки.

Выбор усилительного элемента для каскада мощного усиления, способа его включения, режима работы, положения точки покоя на характеристиках усилительного элемента, сопротивления нагрузки выходной цепи и т.п. производят исходя из указанных выше требований. Коэффициент усиления каскада мощного усиления получается обычно много ниже, чем каскада предварительного усиления с тем же усилительным элементом. С этим мирятся, так как коэффициент усиления здесь является второстепенным показателем.

Таким образом, основными показателями каскадов мощного усиления являются: полезная мощность, отдаваемая в нагрузку; коэффициент полезного действия (КПД); уровень нелинейных искажений; уровень частотных искажений и полоса пропускания. Указанные параметры определяются схемой каскада и классом усиления.

Если требуемая в нагрузке мощность невелика (), то может быть использована схема с общим эмиттером, работающая в классеА, который одновременно обеспечивает и малые нелинейные искажения.

Усилитель мощности, работающий в режиме класса А, отличается от каскада усиления напряжения (рис. 12.33) тем, что для повышения КПД в коллекторную цепь транзистора включен не резистор, а выходной трансформатор (рис. 12.58). В отсутствие переменного входного сигнала на базе транзистора за
	Рис. 12.58

счет наличия резисторов присутствует постоянное напряжение, обеспечивающее на его выходных характеристиках положение рабочей точки покояО, соответствующее режиму классаА(рис. 12.59).

Рис. 12.59

Так как в отсутствие входного сигнала коллектор транзистора через первичную обмотку трансформатора подключен непосредственно к источнику питания, то статическая нагрузочная прямая пойдет практически вертикально, если пренебречь малым сопротивлением обмотки постоянному току. Следовательно, можно считать, что .

При подаче входного сигнала с частотой, лежащей в пределах полосы пропускания усилителя, сопротивление в цепи коллектора транзистора будет определяться приведенным к первичной обмотке (без учета потерь в трансформаторе) сопротивлением нагрузки , где- коэффициент трансформации,- число витков первичной и вторичной обмоток трансформатора. Тогда линия нагрузки по переменному току будет отсекать на оси абсцисс отрезок, а на оси ординат – отрезок. В этом случае максимальное напряжениена коллекторе транзистора получается больше напряжения источника питания, что объясняется свойством трансформатора запасать электромагнитную энергию. По этой причине при работе усилителя с выходным трансформатором тип транзистора следует выбирать таким, чтобы выполнялось соотношение.

КПД усилительного каскада, работающего в режиме класса Аотносительно мал. Полезная мощность каскада, где;- эффективные значения напряжения и тока. Потребляемая мощность. Тогда выражение для КПД, определяемое отношением полезной мощности к потребляемой, будет иметь вид. Как показывает графический анализ (рис. 12.59), максимальная амплитуда коллекторного токаограничивается допустимыми нелинейными искажениями и может лишь приближаться к, всегда оставаясь меньше его. По этим же соображениям максимальная амплитуда выходного напряженияможет лишь приближаться к, всегда оставаясь меньше его. Тогда теоретически максимальный КПД каскада. Таким образом, КПД рассматриваемого каскада усиления мощности не может превышать 50%. Значение, близкое к 50%, можно получить, выбрав оптимальное приведенное сопротивление нагрузки, при котором выполняется согласование сопротивления нагрузкии выходного сопротивления каскада. Поскольку сопротивление нагрузкиопределяется назначением усилителя и бывает задано, то требуемый коэффициент трансформации, при котором достигается, находится по формулеили при выбранныхипо формуле.

Максимальное значение мощности в нагрузке ограничивается мощностью рассеивания на коллекторе транзистора, которая равна , где- КПД трансформатора. Очевидно, что максимальная мощность на коллекторе рассеивается в режиме покоя при, т.е.. Так как, то, т.е. заданное значение мощности в нагрузке не должно превышать максимального значения мощности, рассеиваемой на коллекторе транзистора, умноженного на КПД усилителя. Положив, чтосоответствует допустимому значению мощности, рассеиваемой на коллекторе, получим условие надежной работы транзистора. Мощность- табличная величина, определяемая по справочникам для выбранного типа транзистора.

При анализе работы каскада в диапазоне частот следует учитывать, что трансформатор является частотно зависимым элементом.

Его эквивалентная схема представлена на рис. 12.60. На этой схеме приняты следующие обозначения:
	Рис. 12.60

- активное сопротивление первичной обмотки трансформатора;- индуктивность рассеяния первичной обмотки;- индуктивность намагничивания первичной обмотки;- сопротивление потерь в железе трансформатора, которым можно в дальнейшем пренебречь, поскольку;- индуктивность рассеяния вторичной обмотки, приведенная к первичной обмотке;- активное сопротивление вторичной обмотки, приведенное к первичной обмотке;- сопротивление нагрузки, приведенное к первичной обмотке;- приведенная эквивалентная емкость нагрузки, состоящая из эквивалентной динамической емкости обмоток трансформатора, емкости монтажаи собственно емкости нагрузки;- приведенное к первичной обмотке выходное напряжение усилителя.

Из анализа эквивалентной схемы (рис. 12.60) можно сделать вывод о том, что она содержит три реактивных элемента (;;), следовательно, описывается дифференциальным уравнением третьего порядка, и её коэффициент передачи сложным образом зависит от частоты.

В области нижних частот определяющее влияние на вид АЧХ и ФЧХ каскада будет оказывать реактивное сопротивление индуктивности намагничивания первичной обмотки. В связи с этим эквивалентную схему (рис. 12.60) можно упростить, представив ее в виде изображенном на рис. 12.61. С уменьшением частотыреактивное сопротивлениебудет уменьшаться и шунтировать источник сигнала, что приведет к уменьшению, т.е. «завалу» АЧХ и соответствующему фазовому сдвигу ФЧХ на нижних частотах (рис. 12.64).

Рис. 12.61

Сквозной коэффициент передачи в операторной форме для области низких частот может быть записан в следующем виде

, (12.35)

где

;,

а

(12.36)

представляет собой коэффициент передачи на средних частотах.

В области средних частот реактивные элементы практически не оказывают влияния на выходное напряжение, поэтому эквивалентная схема для средних частот имеет вид, приведенный на рис. 12.62.

Рис. 12.62

В связи с этим в области средних частот АЧХ параллельна оси частот, ФЧХ проходит по оси частот (рис. 12.64), трансформатор не вносит фазового сдвига при согласном включении первичной и вторичной обмоток.

С повышением частоты увеличивается влияние растущего сопротивления индуктивности рассеяния и уменьшающегося сопротивления эквивалентной паразитной ёмкости , в связи с чем эквивалентная схема для высоких частот имеет вид, приведенный на рис. 12.63.

Рис. 12.63

Сквозной коэффициент передачи в операторной форме для области высоких частот может быть записан в следующем виде

, (12.37)

где ;;.

Направление изменения обоих реактивных сопротивлений в схеме на рис. 12.63 при увеличении частоты должно бы привести к падению выходного напряжения и спаду АЧХ в области высоких частот. Однако зависимость выходного напряжения, а, следовательно, и вид АЧХ в области верхних частот могут быть значительно более сложными. Это объясняется тем, что индуктивность рассеяния и ёмкость образуют последовательный резонансный контур, в зависимости от добротности которого АЧХ в области верхних частот может иметь даже подъем, ФЧХ в области верхних частот имеет падающий характер (рис. 12.64).

С учетом сказанного и выражений (12.35 – 12.37) можно построить АЧХ и ФЧХ каскада, которые приведены на рис. 12.64.

Рис. 12.64

Таким образом, трансформатор вносит свои частотные искажения в области и низких и высоких частот. Поэтому, исходя из заданных значений коэффициентов частотных искажений и, сначала требуется найти значенияипо формулами. После этого, пользуясь найденным ранее значением коэффициента трансформации, можно осуществить выбор трансформатора, обеспечивающего расчетные значения указанных параметров.

Достоинствами рассмотренного простейшего каскада усиления мощности с трансформаторным выходом является простота согласования с нагрузкой и разделения с ней по постоянной составляющей. Использование режима класса Аобеспечивает минимальные нелинейные искажения при условии, что трансформатор работает на линейном участке кривой намагничивания.

К недостаткам каскада следует отнести сравнительно малый КПД, обусловленный использованием режима класса А, появление дополнительных частотных искажений, вносимых трансформатором. Наличие в сердечнике трансформатора постоянного подмагничивания требует применения трансформаторов больших габаритов и веса, для уменьшения которых следует использовать трансформаторы с большим немагнитным зазором в сердечнике.

В случае усиления сигналов большой мощности, когда определяющим показателем оконечного каскада является КПД, однотактные схемы с режимом работы усилительного элемента в классе Астановятся энергетически нерациональными. Использование же в однотактных каскадах энергетически более эффективных режимов классаВиАВдля работы усилительного элемента приводит к большим нелинейным искажениям усиливаемого сигнала. Поэтому для значительного уменьшения нелинейных искажений на выходе усилительных элементов, работающих в режимах классаВиАВбыло предложено использовать двухтактные схемы. В идеальном случае двухтактная схема представляет собой сочетание двух идентичных однотактных схем, работающих параллельно на одну и ту же нагрузку. Следует отметить, что в оконечных двухтактных каскадах усилительные элементы могут работать и в режиме классаА. Однако классАприменятся в двухтактных выходных каскадах только в том случае, когда определяющим показателем усилителя является не КПД, а коэффициент нелинейных искажений. В остальных случаях используются режимы классаВиАВ.

Одна из возможных схем двухтактного каскада усиления мощности приведена на рис. 12.65.

Эта схема может работать как в режиме класса А, так и в режимах классовВиАВ.

Рис. 12.65

Указанные ранее свойства двухтактных схем относятся к каскадам с параллельным управлением, т.е. к каскадам, в которых входные сигналы подаются на оба плеча схемы от одного и того же источника сигнала, управляющего сразу обоими плечами схемы.

При работе в режиме класса Аоба транзистора работают одновременно на общую нагрузку. При резисторном предыдущем каскаде для стабилизации точек покоя транзисторов двухтактных каскадов в режиме классаАиспользуется эмиттерная стабилизация с индивидуальными для каждого плеча делителями подачи смещенияи. При включении резистора эмиттерной стабилизациив общий провод каскада блокировочный конденсатор не требуется, так как переменные составляющие от каждого из плеч на этом сопротивлении вычитаются. Для уменьшения разбалансировки плеч схемы при нагреве транзисторов и их старении в эмиттер каждого транзистора ставятся резисторыис сопротивлением.

Расчет двухтактного каскада вследствие симметрии схемы ведут для одного плеча на половину заданной мощности точно также, как для однотактного трансформаторного каскада, работающего в режиме класса А.При этом необходимо учитывать, что два плеча не только отдают удвоенную мощность сигнала в нагрузку, но и потребляют от источника питания удвоенный ток и мощность. В таких каскадах с идеально одинаковыми плечами в выходном сигнале полностью отсутствуют четные гармоники. Однако, из-за того, что параметры усилительных элементов в плечах схемы неодинаковы, искажения по четным гармоникам не уничтожаются, а лишь уменьшаются, что учитывается при расчете коэффициента гармоник двухтактных каскадов. Коэффициент гармоник двухтактного трансформаторного каскада мощного усиления, работающего в режиме классаА, рассчитывается методом пяти ординат (см. раздел 12.2) с учетом компенсации в нем четных гармоник по формуле

, (12.38)

где - коэффициент асимметрии, зависящий от типа усилительных элементов и от условий их работы. Обычно.

При работе в режиме класса Вплечи двухтактного каскада работают поочередно, каждое в течение полупериода входного сигнала, поэтому в тот момент, когда ток в выходной цепи одного транзистора достигает максимума, другой транзистор оказывается запертым, т.е. в режиме классаВв течение половины периода каждое из плеч как бы отключено от схемы (рис. 12.66).
	Рис. 12.66

В связи с этим расчет каскада можно вести для половины периода по семейства статических характеристик транзистора одного плеча схемы, получая при этом данные, относящиеся ко всему каскаду за период сигнала.

Максимальный КПД, который может быть получен при работе такого каскада в режиме класса В, составляет 78,5%.

Эмиттерную стабилизацию в транзисторных каскадах, работающих в режиме класса В, использовать нельзя. Поэтому, если каскад представленный на рис. 12.63 работает в режиме классаВ, то.

Смещение в цепь эмиттер-база следует подавать от достаточно низкоомного делителя, для чего вместо резисторов иустанавливаются диоды (рис. 12.67).
	Рис. 12.67

Двухтактные каскады, работающие в режиме класса В, обеспечивают наименьшие нелинейные искажения только при очень тщательном выборе положения точки покоя.

Если точка покоя на нагрузочной прямой расположена слишком низко, то форма выходного сигнала при малом входном сигнале искажается (рис. 12.68) и каскад вносит большие нелинейные искажения при малых входных сигналах.
	Рис. 12.68

Невыгодно и слишком высокое положение точки покоя, так как при этом сильно увеличивается потребление от источника питания.

На практике с целью уменьшения нелинейных искажений усиливаемого сигнала реализуется не режим класса Вс углом отсечки 90^о, а энергетически близкий к нему режим классаАВс углом отсечки чуть больше 90^о. Для этого в схеме каскада (рис. 12.65) убирают резистор() и рассчитывают остальные резисторы таким образом, чтобы обеспечить смещение в цепи эмиттер-база существенно меньше, чем для режима классаА и чуть больше, чем для режима классаВ.

Нелинейные искажения при малых входных сигналах можно компенсировать за счет увеличения угла отсечки следующим образом (рис. 12.69).
	Рис. 12.69

Ток одного плеча двухтактной схемы еще не успевает прекратиться, как открывается транзистор второго плеча и в нагрузке начинает протекать ток противоположного направления, что приводит к вычитанию токов плеч и уменьшению искажений формы результирующего тока. В результате затянутые в нижней части полуволны коллекторных токов взаимно компенсируются, и в нагрузке течет практически синусоидальный разностный ток.

Таким образом использование режима класса АВпозволяет существенно уменьшить нелинейные искажения по сравнению с режимом классаВпри небольшом снижении КПД до 65…68%.

Двухтактные каскады требуют подачи на входы плеч симметричного (парафазного) напряжения сигнала, которое не может быть получено от обычного однотактного каскада.

Поэтому для передачи сигнала с выхода однотактных схем на вход двухтактных используют специальные, так называемые фазоинверсные каскады, имеющие несимметричный вход и симметричный выход. Структурная схема такого каскада приведена на рис. 12.70.
	Рис. 12.70

Фазоинверсные каскады могут быть как трансформаторными, так и бестрансформаторными.

В трансформаторном фазоинверсном каскаде, в качестве которого может быть использован, например, каскад, изображенный на рис 12.58, для получения симметричного выхода от середины вторичной обмотки трансформатора делают вывод, присоединяемый к общему проводу (рис. 12.71).
	Рис. 12.71

Основными недостатками трансформаторного фазоинверсного каскада являются большая масса, габариты, стоимость, а также ограниченный диапазон рабочих частот.

В широкополосных транзисторных усилителях и интегральных микросхемах используются бестрансформаторные фазоинверсные каскады.

Одной из возможных схем бестрансформаторного фазоинверсного каскада является каскад с разделенной нагрузкой (рис. 12.72).

	В этой схеме нагрузка выходной цепи транзистора разделена на две части: в цепи коллектора ив цепи эмиттера. При равенстве токов сигнала и резисторовинапряжения сигналаи, снимаемые с резисторовиодинаковы по величине и имеют противоположную полярность.
Рис. 12.72

Так как нижнее плечо представляет собой повторитель, коэффициент усиления такого каскада всегда меньше единицы. Вносимая резисторомобратная связь оказывает существенное влияние на свойства каскада.

К достоинствам фазоинверсного каскада с разделенной нагрузкой относятся использование лишь одного транзистора и очень хорошие АЧХ, ФЧХ и переходная характеристика на верхних частотах, малый коэффициент гармоник.

К недостаткам каскада следует отнести отсутствие усиления напряжения, вдвое меньшее максимальное выходное напряжение, а также большое различие выходных сопротивлений верхнего и нижнего плеч схемы.

Входное сопротивление, коэффициенты усиления тока и напряжения, коэффициент гармоник и эквивалентная выходная емкость в каскаде с разделенной нагрузкой определяются также как и у повторителей.

Сопротивления ивыбирают как можно большей величины и рассчитывают, задавшись допустимым на них падением напряжения питания, как в обычном резисторном каскаде. Однако при одинаковых сопротивлениях нагрузки плеч выходное напряжение эмиттерного плеча оказывается немного больше. Асимметрию нетрудно устранить, взявнемного меньше. Емкости конденсаторов связиирассчитывают обычным образом исходя из допустимых частотных искажений на низшей рабочей частоте.

Еще одним вариантом бестрансформаторного фазоинверсного каскада является каскад, изображенный на рис. 12.73.

В этом каскаде используются два транзистора, в общий эмиттерный провод которых включен резистор связи , создающий в каскаде отрицательную обратную связь по току для транзистораVT1ведущего плеча схемы.

Напряжение поступает на базу транзистораVT1, включенного с общим эмиттером, и на общий провод схемы.

Рис. 12.73

На транзистор VT2, включенный с общей базой (базаVT2соединена по переменному току с общим проводом конденсаторомбольшой емкости) подается сигнал противоположной полярности с резистора эмиттерной связи. Так как транзисторыVT1иVT2работают в противофазе, то выходные напряженияиимеют противоположные знаки. Напряжение сигнала наопределяется разностью эмиттерных токов, текущих черезв противоположных направлениях, и ток сигнала ведущего плеча схемыVT1всегда получается больше тока ведомого плечаVT2. Отсюда следует, что при одинаковых параметрах ведущего и ведомого плеч>, причем асимметрия выходных напряжений не отличается от асимметрии выходных токов

,

где - коэффициент асимметрии выходных токов или напряжений плеч схемы. Допустимое значениеобычно лежит в пределахв зависимости от назначения каскада и предъявляемых к нему требований.

Достоинствами рассмотренного (рис. 12.73) фазоинверсного каскада являются малый коэффициент гармоник и малая чувствительность к пульсации питающих напряжений, почти вдвое большее максимальное выходное напряжение по сравнению с каскадом с разделенной нагрузкой (рис. 12.72) и возможность применения в обоих плечах высокочастотной и низкочастотной коррекции. Его недостатки – вдвое меньший коэффициент усиления напряжения по сравнению с обычным резисторным каскадом, необходимость применения двух транзисторов, а также асимметрия выходных напряжений.

Недостатки, присущие двухтактным трансформаторным каскадам усиления мощности и состоящие в больших габаритных размерах, массе, дополнительных линейных и нелинейных искажениях, снижении КПД из-за потерь в трансформаторе, удается устранить в схемах бестрансформаторных двухтактных каскадов усиления мощности, имеющих несколько разновидностей. К этим разновидностям можно отнести:

- каскады с одним источником питания;

- каскады с двумя источниками питания;

- каскады на транзисторах одного типа проводимости;

- каскады на комплементарных парах;

- каскады на составных транзисторах.

Одна из возможных схем двухтактного бестрансформаторного каскада усиления мощности с одним источником питания, построенная на транзисторах одного типа проводимости, приведена на рис. 12.74.

Эта схема может работать как в режиме класса А, так и в режимах классовВиАВ. Каскад требует подачи на вход двух равных напряжений сигнала противоположных полярностей, которые, как и для трансформаторной двухтактной схемы, должны подаваться от предшествующего фазоинверсного каскада.

	Если предыдущий фазоинверсный каскад является трансформаторным, то напряжения сигнала во входные цепи данного каскада можно подавать от двух отдельных одинаковых вторичных обмоток, подключив одну из них к зажимам А и Б, а вторую – к зажимам В и Г. В этом случае оба транзистора будут работать по схеме с общим эмиттером и давать большое и одинаковое усиление.
Рис. 12.74

Аналогичный по свойствам каскад с двумя источниками питания, но без разделительного конденсатора может быть реализован по схеме представленной на рис. 12.75. Питание коллекторных цепей транзисторов в этой схеме производится от двух одинаковых источников питания, соеди-
	Рис. 12.75

ненных последовательно, или от одного источника со средней точкой. При одинаковых верхней и нижней половинках схемы постоянная составляющая через нагрузку , включенную в средний провод, не проходит, так как постоянные составляющие токов плеч, равные по величине, в нагрузке направлены в противоположные стороны и взаимно уничтожаются. Переменные составляющие токов плеч проходят через нагрузку в одном направлении и складываются.

В каждом из рассмотренных каскадов (рис. 12.74, рис. 12.75) транзисторы по отношению к источнику питания, т.е. по постоянному току включены последовательно, а по отношению к нагрузке или по переменному току – параллельно.

Рассмотренные бестрансформаторные двухтактные каскады можно упростить, если использовать в них транзисторы с одинаковыми параметрами и характеристиками, но с противоположным характером проводимости (комплементарные транзисторы) – в одном плече транзистор типа p-n-p, а в другом транзистор типаn-p-n.

Такой каскад не нуждается в предшествующем фазоинверсном каскаде, поскольку входные цепи его плеч можно объединить. При подаче одного и того же напряжения сигнала на управляющие электроды обоих плеч ток в одном плече будет расти, а в другом – падать и схема будет работать как двухтактная. Схемы такого типа могут быть реализованы как с двумя источниками питания (рис. 12.76), так и с одним источником питания (рис. 12.77).

Эти каскады называют двухтактными каскадами с несимметричным выходом и входом или двухтактными каскадами с дополнительной симметрией. Схемы состоят из двух однотактных эмиттерных повторителей (плеч), работающих попеременно, в течение одного полупериода входного сигнала. Отрицательная обратная связь позволяет уменьшить нелинейные искажения, а также влияние асимметрии плеч. Однако в схемах с использованием эмиттерных повторителей выходное напряжение не может превышать входное, т.е. происходит по существу лишь усиление тока.

Рис. 12.76	Рис. 12.77

Каскад (рис. 12.76) работает следующим образом.

В отсутствие входного сигнала точка «а» имеет нулевой потенциал. На базе каждого транзистора за счет делителясоздается постоянное напряжение смещения, равное падению напряженияна соответствующем диоде и обеспечивающее работу каскада в режиме классаАВ. Если пренебречь током смещения базы транзистораи положить, то через каждый диод протекает ток

При положительной полуволне входного напряжения с амплитудой диоды остаются открытыми. Напряжениепоступает на базы транзисторов. При этомp-n-pтранзисторVT2запирается, а ток базыn-p-nтранзистораVT1увеличивается на величину. Ток через диодVD1становится равным, где- ток через резисторпри положительном напряжении. Токстанет равным нулю, т.е. диодVD1закроется, при максимальном значении, которое можно определить из предыдущей формулы, положив в ней. Тогда получим.

При отрицательной полуволне входного напряжения запирается транзисторVT1и увеличивается ток транзистораVT2. Процессы преобразования входного сигнала в каскаде для положительной и отрицательной полуволн протекают в принципе одинаково. Поэтому приведенные выше формулы справедливы и для отрицательной полуволны входного напряжения, отличаясь лишь индексами, соответствующими открытому транзистору.

Для замены двух источников питания одним источником последовательно с нагрузкой включается разделительный конденсатор достаточно большой емкости (рис. 12.77). По постоянному току транзисторы включены последовательно. Поэтому при идентичных параметрах транзисторов постоянное напряжение на разделительном конденсаторесоставляети является «источником питания» для транзистораVT2. Напряжение коллектор – эмиттер транзистораVT1равно.

Для исключения искажений выходного сигнала за счет конденсатора необходимо, чтобы напряжениеоставалось постоянным в течение отрицательного полупериода (транзисторVT2открыт) входного синусоидального сигнала с частотой, соответствующей нижней частотеполосы пропускания. Тогда изменение напряжения на нагрузкебудет определяться изменением напряжения на эмиттере открытого транзистораVT2. Емкость конденсаторавыбирают, пользуясь соотношением, где- выходное сопротивление эмиттерного повторителя одного из плеч каскада.

Методика расчета данных каскадов не отличается от методики расчета рассмотренных ранее двухтактных каскадов усиления мощности, т.е. производится с использованием статических характеристик транзистора одного плеча.

Поскольку двухтактные схемы (рис. 12.76, рис. 12.77) должны выполняться только на комплементарных транзисторах, а добиться идентичности их параметров значительно сложнее при больших мощностях, то в плечах этих схем часто используют не одиночные, а составные транзисторы. Причем для реализации плеч составные транзисторы строятся таким образом, чтобы выходные (мощные) транзисторы были с одним типом проводимости и близкими по значениям параметрами, а входные представляли собой комплементарную пару.

Четыре схемы составных транзисторов, реализованные на двух биполярных транзисторах VT1иVT2, изображены на рис. 12.78.

а	б	в	г
Рис. 12.78

Все схемы выполнены по схеме с общим коллектором. При этом составной транзистор (рис. 12.78а), используемый в качестве верхнего плеча двухтактного каскада, построен на n-p-n-транзисторах; составной транзистор (рис. 12.78б), используемый также в качестве верхнего плеча двухтактного каскада, построен наn-p-n-иp-n-p-транзисторах; составной транзистор (рис. 12.78в), используемый в качестве нижнего плеча двухтактного каскада, построен наp-n-p-транзисторах; составной транзистор (рис. 12.78г), используемый в качестве нижнего плеча двухтактного каскада, построен наp-n-p- иn-p-n-транзисторах. Чтобы параметры составных транзисторов различались незначительно, в качестве верхнего и нижнего плеч одной двухтактной схемы оконечного каскада следует применять составные транзисторы, изображенные на рис. 12.78а и рис. 12.78г, либо – на рис. 12.78б и рис. 12.78в. В этом случае выходные транзисторыVT2будут одного типа проводимости и их параметры могут иметь меньший разброс. Следовательно, симметрия плеч двухтактного каскада улучшится.

В качестве примера на рис. 12.79 приведена получившая широкое распространение схема двухтактного каскада на составных транзисторах с использованием схемы рис. 12.78а в верхнем плече и схемы рис. 12.78г в нижем плече.
	Рис. 12.79

Для обеспечения нормальной работы входных транзисторов на их базы подается напряжение смещения с помощью цепочки последовательно соединенных диодов VD1 … VDnи предварительного каскада с динамической нагрузкой. Оба выходных транзистораVT3иVT4составной пары имеют одинаковый тип проводимости и близкие по значениям параметры. Симметрия плеч двухтактного каскада обеспечена.

Однако токи, протекающие в нагрузке, являются токами эмиттера транзистора VT3и коллектора транзистораVT4. Даже при полной идентичностиVT3иVT4ток коллектора одного транзистора будет отличаться от тока эмиттера другого. Для выравнивания токов плеч в нагрузке предусмотрен диодVD1и резисторR.

Во всех рассмотренных бестрансформаторных двухтактных схемах биполярные транзисторы могут быть заменены на полевые.