7.2 Аналіз схем фазоінверсних каскадів

Для вибору конструкції фазоінверсного каскаду розглянемо схемотехнічні рішення, які застосовуються в сучасній техніці підсилення сигналів.

Фазоінверсні каскади служать для збудження транзисторів кінцевого каскаду, часткової або повної стабілізації робочої точки вихідних транзисторів, узгодження опорів між каскадами.

Проектуючи каскади, що збуджують кінцеві ступені значну увагу слід приділити забезпеченню максимального розмаху вихідної напруги для заданого джерела живлення.

Різні схемні реалізації фазоінверсних каскадів наведено на рис. 7.2.

а

б

а – з використанням ємнісного звязку,

б - з використанням трансформаторного звязку

Рисунок 7.2 – Фазоінверсні передвихідні каскади

Для живлення вхідної ланки двохтактного підсилювача необхідно мати напругу, що симетрична відносно загальної точки. Таку напругу можна отримаит за допомогою розподілу навантаження (рис. 7.2,а), або використавши трансформатор (рис. 7.2,б). У резистивному каскаді (рис. 7.2,а) розщеплення фази відбувається за допомогою розділювальних конденсаторів С_р2, С_р3 та резисторів R_K, R_E, які включені у колекторну та емітерну ланки транзистора VT1. Напруга на колекторі VT1 при дії змінної вхідної напруги може змінюватися від 0,5Uж до Uж, а на емітері – від потенціалу землі – до 0,5Uж. В результаті на навантаженні ми отримаємо дві різнополярні напруги U_вих1 і U_вих2.

Особливістю трансформаторного фазоінверсного каскаду є те, що у схему підсилювача напруги з фіксованою напругою на базі замість колекторного опору введено трансформатор Т1. На вторинній обмотці Т1 виділяється різнополярна напруга. Крім того, вторинна обмотка задає напругу зміщення на транзистори вихідного каскаду.

Недоліками схеми на рис. 7.2,а є нижчий за одиницю коефіцієнт підсилення напруги, а також необхідність у точному співпаданні опорів навантажень, що не завжди можна реалізувати на практиці.

Схема на рис. 7.2,б немає цих недоліків. Коефіцієнт підсилення напруги тут залежить від коефіцієнта трансформації Т1, а струм на навантаженні – від потужності VT1. Крім того, така схема має високий ККД.

7.3 Аналіз схемотехнічних рішень попередніх підсилювачів

Для узгодження опору передвихідного каскаду з вихідниим опором джерела сигналу та для встановлення необхідної амплітуди напруги на вході каскаду необхідно застосувати попередній підсилювач-узгоджувач.

Розглянемо кілька схемотехнічних рішень реалізацій такого підсилювача.

Схема на рис. 7.3,а — це підсилювач на біполярному транзисторі. У цій схемі напруга на базі VТ1 задається подільником на елементах R_под1, R_под2. Струм колектора обмежується опором резистора Rк. Елементи R_Е, С_Е служать для термостабілізації VТ1 при зміні температури.

Конденсатори С_р1, С_р2 служать для розділення каскаду від інших за постійною напругою. Така схема переважно працює в режимі класу А, а її вхідний опір обмежується опором резистора R_под2.

У схемі на рис. 7.3,б застосовано польовий транзистор. Це дало змогу суттєво підвищити вхідний опір каскаду і застосувати для фіксації напруги на затворі тільки один резистор Rзм.

На рис. 7.3,в зображена схема з використанням операційного підсилювача (ОП). Ця схема представляє собою неінвертуючий підсилювач напруги, вихідне значення якої визначається з виразу:

(7.2)

Конденсатор С піднімає АЧХ підсилювача в області низьких частот. Особливістю даної схеми є дуже великий вхідний опір (до десятків МОм).

Також для вхідного підсилювача можна застосувати схему з інвертуючим включенням ОП.

Недоліками схеми на рис. 7.3,а є значна кількість елементів, недостатній коефіцієнт підсилення напруги та низький ККД.

Схема на рис. 7.3,б має суттєвий недолік у тому, що польовий транзистор є дуже чутливим до різноманітних завад, в яких може працювати підсилювач потужності.

Очевидно, що схема підсилювача на рис.7.3,в немає вищенаведених недоліків, оскільки її вихідний каскад працює в режимі класу АВ, коефіцієнт підсилення напруги може бути кілька тисяч, а кількість елементів схеми мінімальна. Крім того, таку схему неважко захистити екрануванням [6].

а

б

в

а - з фіксованою напругою на базі,

б - з фіксованою напругою на затворі,

в - неінвертуючий підсилювач на ОП.

Рисунок 7.3 – Схемні реалізації вхідних підсилювачів