Двухтактные усилители мощности
Двухтактные усилители мощности (рис.36) работают преимущественно в режимах классов “В” и “AB”. Режим класса “В” характеризуется тем, что точка покоя находится в области коллекторных токов, близких к нулю. В этом случае при появлении на базе отрицательной полуволны входного сигнала транзистор открыт; при положительном сигнале, соответствующем плюсу на базе относительно эмиттера, транзистор заперт. В режиме класса “В” ток через транзистор проходит в течение полупериода.
Рис.36. Схема двухтактного усилителя мощности
Режим класса “А” в однотактных усилителях мощности использоваться не могут, так как в этом случае в кривой коллекторного тока имеет место существенные нелинейные искажения.
Широкое применение эти режимы находят в двухтактных усилителях мощности (рис.36), где ток в цепи нагрузки определяется суммой токов обоих транзисторов.
В режиме покоя, при отсутствии входного сигнала, разность потенциалов uбэ1=uбэ2 =0 и оба транзистора заперты. Входной сигнал на базы обоих транзисторов подается в противофазе, поэтому в режиме класса “В” каждый из транзисторов открыт полпериода, когда потенциал базы становится отрицательным относительно эмиттера. Осциллограммы токов iк1 и iк2 обоих транзисторов приведены на рис.37 (без учета нелинейных искажений).
Токи в первичных обмотках выходного трансформатора в оба полупериода направлены встречно, и так как мгновенные значения их изменяются по синусоидальному закону, ток iн во вторичной обмотке будет синусоидальным. Пульсирующие токи iк1 и iк2, проходящие соответственно через обмотки w1 и w2, имеют постоянную составляющую, но поскольку значения этих токов равны, а направления противоположны, постоянная составляющая в первичной обмотке компенсируется и подмагничивание сердечника отсутствует.
Рис.37. Осциллограммы токов в усилителе (режим класса В)
Применение
режимов классов “В” дает возможность
существенно повысить к.п.д. схемы за
счет уменьшения потерь мощности в
транзисторах.
Уменьшение потерь объясняется тем, что
в режима класса “А” потребляемая
мощность пропорциональна току покоя
(режим холостого хода), а в режиме класса
“В”
- среднему значению
тока
источника:
η=
,
где Рн=Rk(IKm/2)2≈Ek∙IKm/4,
Pист=Ek∙IKm/π.
Статическая характеристика
Зависимость амплитуды выходного напряжения uвых. от амплитуды входного напряжения uвх. называется амплитудной характеристикой каскада uвых. =f(uвх.).
Амплитудная характеристика каскада ОЭ приведена на рис.38. Кривая 1 соответствует усилителю без отрицательной обратной связи (ООС), кривая 2 соответствует усилителю с отрицательной обратной связи. Линейному участку этой характеристики соответствует изменение входного напряжения, при котором ток коллектора не выходит за пределы выходной характеристики транзистора. Когда амплитуда входного напряжения увеличивается сверх допустимого предела и в кривой выходного напряжения появляются искажения, линейная связь между входным и выходным напряжениями нарушается. Дальнейшее увеличение амплитуды входного напряжения не приводит к увеличению амплитуды выходного напряжения.
Рис.38. Амплитудная характеристика усилителя