Бестрансформаторные усилители мощности

В настоящее время наибольшее распространение находят бестрансформаторные усилители мощности. Рассмотрим двухтактный усилитель мощности на биполярных транзисторах различного типа проводимости (комплементарный эмиттерный повторитель, усилитель с дополнительной симметрией) (рис. 2.10). Транзисторы усилителя работают в режиме класса В. При поступлении на вход усилителя положительной полуволны напряжения u_вх транзистор Т₁ работает в режиме усиления, а транзистор Т₂ – в режиме отсечки. При поступлении отрицательной полуволны транзисторы меняются ролями.

Рис. 2.10. Бестрансформаторный двухтактный усилитель мощности

Для уменьшения нелинейных искажений обеспечивают некоторое начальное смещение на входах транзисторов и тем самым переводят их в режим класса АВ (рис. 2.11). При этом коэффициент полезного действия несколько уменьшается.

Рис. 2.11. Двухтактный усилитель АВ-класса

Рассмотрим двухтактный усилитель мощности с операционным усилителем (рис. 2.12). В схеме использована общая отрицательная обратная связь (резисторы R₁ и R₂), охватывающая оба каскада (на операционном усилителе и на биполярных транзисторах), благодаря которой схема создает настолько малые нелинейные искажения, что часто не требует дополнительных цепей смещения для каскада на транзисторах Т₁ и Т₂.

Рис. 2.12. Двухтактный усилитель мощности с операционным усилителем

Поскольку напряжение на нагрузке R_н примерно равно напряжению на выходе ОУ, то мощность на выходе всего усилителя ограничивается выходным напряжением ОУ.

Бестрансформаторный усилитель мощности с дополнительной симметрией (рис. 2.13), являющийся двухтактным усилителем, обычно собирают из транзисторов разных типов электропроводности: T2 — типа p-n-p и T3 — типа n-p-n.

Рис. 2.13. Схема бестрансформаторного усилителя мощности с дополнительной симметрией

Транзисторы часто включают по схеме с общим коллектором, так как это обеспечивает минимальное выходное сопротивление, что особенно важно при работе на низкоомное нагрузочное устройство. Независимо от схемы включения, транзисторы должны быть подобраны одинаковыми. Диоды Д1, Д2 и резисторы R1, R2 обеспечивают выбранный режим работы транзисторов T2, T3, а также осуществляют параметрическую температурную стабилизацию. Конденсатор C1 разделяет по постоянному току источник сигнала и входную цепь усилителя мощности, а конденсатор C3 — нагрузочный резистор и эмиттерные цепи транзисторов.

На базы транзисторов воздействует одно и то же переменное напряжение uк1 (падением напряжения на диодах пренебрегаем). Однако в силу различной структуры транзисторов токи в их цепях противофазны. Нагрузочный резистор Rн подключен к общей точке транзисторов, поэтому переменные токи в нем имеют одно и то же направление, а результирующий ток в два раза превышает переменный ток одного транзистора. Бестрансформаторный усилитель мощности с дополнительной симметрией может работать как в режиме A, так и в режиме B. Основное его преимущество — отсутствие выходного и входного трансформаторов, что особенно важно для портативной аппаратуры. Недостаток его — трудность подбора одинаковых транзисторов разных типов: p-n-p и n-p-n.