Двухтактные бестрансформаторные выходные каскады на комплементарных парах

Двухтактные бестрансформаторные выходные каскады на комплементарных транзисторных парах (п-р-п- и р-п-р-типа) хорошо согласуют выходные сопротивления предыдущих каскадов с входными сопротивлениями мощных выходных транзисторов, работающих в экономичном режиме на низкоомную нагрузку.

Простая схема выходного каскада на комплементарной паре транзисторов VT2 и VT3 приведена на рис. 2.14, а. Здесь на транзисторе VT1 собран предоконечный каскад по схеме усилителя с нагрузкой R3. Напряжение смещения на VT1 подается через резистор R1. Транзисторы VT2 и VT3 по постоянному току соединены последовательно, и напряжение между ними делится примерно поровну: UК1= UК2= U/2. Нагрузка Rнподключена через конденсатор большой емкости С3. Смещение на базах выходных транзисторов мало, и они работают в режиме В.

Рис. 2.14. Схемы бестрансформаторных выходных каскадов на комплементарных парах (а – простая, б - с повышением выходного напряжения)

Диод VD обеспечивает температурную стабилизацию токов покоя транзисторов. При появлении на выходе транзистора VT1 переменного напря­жения с положительным полупериодом открывается транзистор VT2 (п-р-п-типа) и конденсатор С3 подзаряжается. В следующий полупериод (отрицательной полярности) транзистор VT2 закрыва­ется и открывается транзистор VT3, через который разряжается конденсатор С3. Таким образом, оба транзистора по переменному току работают параллельно и имеют малое выходное сопротивление, хорошо согласованное с низкоомной нагрузкой. Высокий КПД усилителя обусловлен работой транзисторов VT2 и VT3 в режиме В.

Недостатком приведенной схемы является низкое выходное напряжение на нагрузке Rн, так как Uвыхпредоконечного каскада равно примерно (0,2…0,3)U. Для повышения выходного напряжения применяют схему, приведенную на рис. 2.14, б, в которой нагрузка подключена к положительному полюсу источника напряжения, а резистор R3 — к нагрузке и конденсатору С3. В момент перезаряда конденсатора напряжение питания транзистора VT1 повышается до 1,5U и выходное напряжение (управляющее) достигает 0,5U. Одновременно повышаются выходное напряжение усилителя и его КПД.

В схемах бестрансформаторных усилителей большой мощности трудно подобрать комплементарную пару мощных транзисторов с одинаковыми параметрами. Эта проблема решается путем применения в ветвях двухтактной комплементарной пары составных транзисторов (рис. 2.15).

Рис. 2.15. Бестрансформаторная схема мощного выходного усилителя на комплементарной паре с составными транзисторами

В схеме на рис. 2.15 к выходным мощным транзисторам VT4 и VT5 с одинаковой проводимостью подключаются управляющие маломощные транзисторы VT2 и VT3 с близкими параметрами, представляющие собой комплементарную пару. Через С3 параллельно нагрузке подключается резистор R4 для повышения стабильности режима работы выходных транзисторов при изменении сопротивления нагрузки Rн. Следовательно, даже при обрыве цепи нагрузки транзисторы будут иметь нагрузку в виде резистора R4.

В настоящее время бестрансформаторные схемы на комплементарных парах наиболее предпочтительны благодаря меньшим габаритным размерам и лучшим качественным показателям. Их также легче реализовать в микросхемах усилителей.

Сейчас аналоговые усилители и устройства реализуются в виде универсальных микросхем широкого применения и имеют большую номенклатуру. Выпускаются также и микросхемы мощных звуковых усилителей с комплементарными парами на радиа­торе.

Электронные генераторы

Принципы автогенерации

Автогенератор — это устройство, осуществляющее преобразова­­ние энергии постоянного тока в переменное напряжение вы­со­кой частоты без подведения к нему переменного напряжения извне.

Рассмотрим сначала генераторы гармонических колебаний, в ко­торых частота колебаний задается с помощью колебательного конту­ра. Их также называют генераторами синусоидальных колебаний.

Известно, что при подключении колебательного контура к источнику питания в нем возникают электрические колебания, которые с течением времени затухают вследствие наличия потерь, как в самом контуре, так и в нагрузке, подключенной к нему. Для поддержания колебаний, т.е. для превращения их в незатухающие, необходимо пополнять запас энергии в колебательном контуре, периодически подключая его к источнику питания. Следовательно, в состав автогенератора кроме колебательного контура должны входить источник энергии и элемент, управляющий ее поступлением в контур, который называют регулятором. Регулятор должен быть согласован по амплитуде, фазе и частоте колебаний с колебаниями контура, т.е. должен им управляться. Механизм такого управления будем называть обратной связью, которая в этом случае должна быть положительной. Структурная схема автогенератора приведена на рис. 2.16.

Рис. 2.16. Структурная схема автогенератора

Обычно в качестве регулятора используются электронные лампы и транзисторы.