Двухтактные бестрансформаторные каскады

Выше усыновлено, что наибольшим КПД обладает двухтактный усилительный каскад. В интегральных схемах двухтактные усилители строятся по бестрансформаторным схемам, поэтому представляет интерес рассмотреть двухтактные усилители этого класса и выявить их особенности. На рис. 9 приведены три возможных варианта схем двухтактных бестрансформаторных усилителей.

Рис. 9. Двухтактные бестрансформа горные каскады.

В усилителе, построенном по с х с м с О К — О К (рис. 9, я), используются комплементарные транзисторы п-р-п- и р-п-р-типов. Усилитель обладает высокоомным входным и низкоомным выходным сопротивлениями, что обеспечивает хорошее согласование с динамиком, представляющим собой низкоомную нагрузку. В силу разнотипности транзисторов входное напряже;

ние на их базы полается синфазно. Этим достигается поочередная работа транзисторов VT1, УТ₂ усилителя. Действительно, при положительной полуволне входного напряжения открыт л-^т-л-транзистор VT и заперт р-/?-/т-транзистор VT₂, поэтому через нагрузку R" протекает ток i_Kl. Во время действия отрицательной полуволны открыт транзистор УТ₂ и заперт транзистор УТ, через нагрузку R_H протекает ток в противоположном направлении (рис. 9,а). Возможно соединение баз обоих транзисторов, как показано на рис. 10, г, и подача входного напряжения на общий вход. Так как в схеме ОК-ОК используются комплементарные транзисторы, их волы-амперные характеристики можно представить на одном рисунке (рис. 10, а) в первом и третьем квадратах и рассмотреть воздействие входного напряжения м_вх (рис. 10, в) на результирующую характеристику. В силу нелинейности результирующей характеристики отклик тока (рис. 10,6) нс является синусоидальной функцией, что свидетельствуют о наличии нелинейных искажений. Рассмотренный режим работы транзисторов относится к случаю, когда рабочая точка каждого их них расположена в начале координат волы-амперных характеристик. При э том каждый транзистор проводит ток ровно половину периода, т. е. используется режим класса В. Основной причиной нелинейных искажений является наличие нелинейного участка в начале координат характеристик, из-за чего линейный участок характеристики транзистора сдвинут на Е_б1. Поэтому, подавая на базы транзисторов небольшое положительное смещение, можно значительно уменьшить уровень нелинейных искажений усилителя.

Рис. 10. Нелинейные искажения в двухтактном усилительном каскаде в режиме класса В.

На рис. 11, г приведена схема ОК-ОК, в которой между базами транзисторов VT, VT2 включены два диода VD1, VDi, выполняющих функции источников напряжения смещения Е^ = -Еы. Для получения результирующей вольт-амперной характеристики транзисторов (рис. 11, а) их рабочие точки /_К1 = 0, м_бэ 1 = ?₆i и /_к2 = 0, м_бэ2 ⁼ «^62 совмещены.

Введение

напряжения смещения переводит работу транзисторов в режим класса АВ, для которого 20 > я (рис. 11,6). Несмотря на то что форма импульсов коллекторного тока i_K 1, /^транзисторов искажена, суммарный ток, протекающий через нагрузку, имеет практически синусоидальную форму. Уменьшение искажений в режиме класса АВ достигается линеаризацией результирующей вольт-амперной характеристики.

Рис. 11. Режим класса АВ двухтактного усилительного каскада.

В бестрансформаторном усилителе по схеме ОЭ-ОЭ (рис. 9,6), так же как и в схеме ОК-ОК, используются комплементарные транзисторы. Усилитель обладает высокоомным выходным сопротивлением и, хотя позволяет потенциально получить наибольший коэффициент усиления мощности, при работе на низкоомную нагрузку в виде динамика нс усиливает напряжения. Таким образом, бсстраисформаторная схема.

ОЭ-ОЭ по сравнению со схемой ОК-ОК выигрыша в усилении не дает. Двухтактный режим работы усилителя обеспечивается синфазной подачей входного напряжения на базы транзисторов VT, VT₂. При действии положительной полуволны входного напряжения открыт п-р-п- транзистор VT₂ и заперт /?-и-/?-транзистор поэтому через нагрузку R_H протекает ток /_к2. Во время действия отрицательной полуволны открыт транзистор VT и заперт транзистор VT₂, через нагрузку R_H протекает ток /_К1 в противоположном направлении (рис. 9,6). Каскад усиления ОЭ-ОЭ, в отличие от схемы ОК-ОК, требует управления из двух точек, разность напряжений между которыми должна составлять 2Е — 2U^.

В двухтактной бестрансформаторной схеме усилителя О К — О Э используются однотипные транзисторы (рис. 9,в). Поэтому подаваемые на базы транзисторов напряжения сигналов должны иметь разную полярность, причем разность постоянного напряжения между базами должна составлять Е. Для этой цели можно использовать фазоинверсный каскад (рис. 12). При положительной полуволне входного напряжения открывается транзистор VT₂, включенный по схеме ОЭ, при отрицательной полуволне входного напряжения — транзистор VT, включенный по схеме с ОК. Достоинство рассматриваемой двухтактной схемы — однотипность транзисторов, однако их включение по схемам с ОК и ОЭ, обладающими различными свойствами, приводит к неидентичности полуволн выходного напряжения.

Рис. 12. Использование Рис. 13. Схемы составных транзисторов.

фазоинверсного каскада для согласования с двухтактным усилителем Поэтому часто двухтактные усилители строят на составных однотипных и разнотипных транзисторах, включенных соответственно по схеме Дарлингтона (рис. 13, а) или по композитной схеме (рис. 13,6). Каждая пара составных транзисторов эквивалентна одному транзистору с коэффициентом усиления базового тока (3^ = Pi (3₂, где (3 = ///_б -//4; (3], |3₂ — коэффициенты.

усиления базового тока первого и второго транзисторов. На рис. 14 в качестве примера приведена схема двухтактного усилителя, построенная на составных транзисторах и представляющая собой, по сути дела, схему ОК-ОК (см. рис. 10). Три диода предназначены для работы транзисторов в режиме класса АВ. Достоинство схемы состоит в том, что более мощные выходные транзисторы являются однотипными, менее мощные входные транзисторы составляют комплементарную пару.

Рис. 14. Схема двухтактного усилителя на составных транзисторах.