11.3. Бестрансформаторный усилитель мощности с дополнительной симметрией

Максимальная амплитуда напряжения сигнала на выходе оконечного каскада U_выхт близка к 0.5Е, а входное напряжение должно быть равно U_вхт= U_выхт+U_б>0.5Е. Такое напряжение резисторный каскад при источнике питания с напряжением E отдать не в состоянии. Этот недостаток устраняют введением положительной обратной связи (ПОС), для чего верхний вывод резистора присоединяют че­рез емкость к сопротивлению нагрузки , рис.11.2.

Рис.11.2. Бестрансформаторный усилитель с вольтдобавкой.

При этом все выходное напряжение U_выхт вводится во входную цепь оконечного кас­када. Каждое плечо оконечного каскада является эмиттерным повто­рителем, поэтому выходное напряжение совпадает по фазе с напряжением возбуждения и увеличивает его примерно вдвое. Наличие положительной обратной связи позволяет уменьшить ток сигнала через резистор и снизить необ­ходимое напряжение сигнала на нем. При этом сигнал на входе око­нечного каскада получается достаточным для полного использования выходных транзисторов по напряжению, и КПД каскада оказывается близким к теоретическому пределу.

Кроме конденсатора в этой схеме необходим еще и резис­тор , который по переменному току присоединен (через , C1 и источник питания) параллельно внешней нагрузке R_н, поэтому сопро­тивление не должно быть слишком малой величиной, чтобы не шун­тировать R_н. Одновременно приходится считаться с тем, что на теряется часть напряжения питания первого транзистора и, с этой точки зрения, необходимо, чтобы <<. Рассмотренный безтрансформаторный усилитель мощности с положительной обратной связью называют усилителем с вольтдобавкой или с дополнительной симметрией.

11.4. Бестрансформаторный усилитель мощности на составных транзисторах

При большой выходной мощности подоб­рать близкие по параметрам и характеристикам пары транзисторов разных структур р-n-р и n-р-n сложнее. Поэтому оконечный каскад строится на составных транзисторах.

Принципиальная схема бестрансформаторного усилителя мощности, имеющего двухтактный каскад с составными транзисторами изображена на рис.11.3.

Рис.11.3. Бестрансформаторный усилитель мощности на составных транзисторах

Око­нечный каскад содержит четыре транзистора, причем каждое плечо его представляет составной транзистор. Транзисторы V3 и V5 обра­зуют двойной эмиттерный повторитель, а транзисторы V4 и V6 сос­тавляют усилитель со 100% ООС, который обладает примерно теми же параметрами и свойствами, что и двойной эмиттерный повторитель: высокое входное и малое выходное сопротивления, оба плеча схемы выходного каскада не усиливают входное напряжение (К<1) и не меняют его полярность.

Стабилизация положения точек покоя транзисторов оконечного каскада осуществляется диодом V2, на котором создается падение суммарного напряжения смещения. Резисторы и R_c являются вспомогательными элементами, которые улучшают ста­бильность режима, способствуют снижению частотных искажений и несколько выравнивают параметры плеч двухтактного каскада, что приводит к уменьшению нелинейных искажений, обусловленных асим­метрией плеч. Сопротивление R_c обычно меньше 1 Ом, так как на них теряется часть выходной мощности; в 510 раз больше входного сопротивления мощного транзистора. Введение ПОС по цепи увеличивает нап­ряжение возбуждения и тем самым повышает КПД усилителя. Для полу­чения высоких качественных показателей в усилителе вводится глубокая ООС по переменному току через резистор R_oc, охваты­вающая весь усилитель. Стабилизация напряжения 0,5Е₀ выходных транзисторов аналогична описанной выше и осуществляется гальванической ООС по постоянному току через резисторы и . Конденсатор служит для устранения ООС по переменному току.

Усилитель с бестрансформаторным выходом обладает весьма высокими качественными показателями. Частотные искажения в области низких частот в данной схеме незна­чительны благодаря непосредственной связи между каскадами. В об­ласти верхних частот искажения определяются в основном мощными транзисторами оконечного каскада.

Достаточно глубокая общая ООС уменьшает нелинейные искаже­ния и улучшает остальные качественные показатели усилителя в це­лом. Выходное сопротивление такого усилителя становится ничтожно малым. Это весьма благоприят­но сказывается на работе акустической системы радиовещательной аппаратуры.