Однотактная схема
Выходные каскады усилителей низкой частоты, т. е. усилители мощности на транзисторах могут быть, как и ламповые, однотактными и двухтактными. Наиболее распространенными являются транзисторные усилители с однотактным выходом. Как уже указывалось выше, для выделения в нагрузке наибольшей заданной мощности полезного сигнала при высоком к. п. д. используют весь рабочий участок динамической характеристики транзистора.
В однотактных усилителях мощности применяют все три схемы включения транзисторов (рис. 182). Наиболее распространенной по-прежнему остается схема с общим эмиттером, у которой коэффициент усиления по мощности достигает нескольких тысяч (рис. 182, а). Эту схему обычно применяют с выходным согласующим трансформатором Тр1. Для уменьшения габаритов и веса можно вместо трансформатора использовать согласующий автотрансформатор.
 |
В мощных усилительных каскадах, при токах эмиттера порядка 1 а, в схему усилителя не включают элементы Rэ, Сэ, так как при этом сопротивление Rэ будет низкоомным, а конденсатор Сэ должен иметь очень большую емкость. Вместо сопротивления делителя R2 включают диод, что дает возможность получить необходимое смещение на базе при достаточно хорошей стабильности режима. Рис. 182. Схемы однотактных усилителей мощности: а — с общим эмиттером; б — с общим коллектором; в — с общей базой. |
Схема с общим коллектором имеет свои преимущества перед схемой с общим эмиттером (рис. 182, б). Она позволяет включать нагрузку непосредственно в эмиттерную цепь благодаря своему малому выходному сопротивлению.
При сочетании схемы с общим коллектором и низковольтного источника питания удается получить усилитель с гораздо меньшими нелинейными искажениями, чем у схемы с общим эмиттером.
Схема усилителя мощности на транзисторах с общей базой (рис. 182, в) применяется реже, так как она требует для возбуждения усилителя входную мощность, в β раз большую, чем схема с общим эмиттером. Кроме того, вследствие малого входного сопротивления в схеме с общей базой приходится применять специальные трансформаторы для согласования с большим выходным сопротивлением предыдущего каскада. Однако эта схема позволяет получить минимальные нелинейные искажения, а коэффициент усиления ее не зависит от α. Последнее достоинство дает возможность включать в схему транзисторы, обладающие различными усилительными свойствами.
Для получения максимальной мощности на выходе усилителя динамическая характеристика (линия нагрузки) должна быть касательной к линии максимально допустимой мощности, рассеиваемой коллектором. Наклон линии нагрузки определяется величиной сопротивления нагрузки переменному току коллектора.
 |
На рис. 183 приведены коллекторные характеристики транзистора. Линия статической нагрузки АВ, на которой расположена точка покоя А, почти вертикальна, так как нагрузкой усилителя в статическом режиме является активное сопротивление первичной обмотки выходного трансформатора величиной не более десятых долей ома. Рис. 183. Коллекторные характеристики транзистора. |
Динамической характеристикой является прямая СД, проходящая через точку А. Ее наклон определяется величиной сопротивления нагрузки Rн (пересчитанной в первичную обмотку трансформатора) для переменной составляющей коллекторного тока:
(350)
Мощность, выделяемая в нагрузке, без учета к. п. д. трансформатора может быть выражена очевидным равенством
(351)
Так как Uк.мин << Uк.доп и Iк.мин << Iк.доп, то можно написать приближенные равенства
(352)
Мощность, потребляемая каскадом от источника питания, равна
Р0 = EIк.п (353)
и не зависит от величины входного сигнала. Мощность, рассеиваемая на коллекторе,
Pк=P0-Р. (354)
Наибольшая мощность на коллекторе рассеивается в режиме покоя, когда Р = 0.
