Усилители мощности на транзисторах

Усилители мощности предназначены для отдачи максимальной мощности в заданную нагрузку при допустимых нелинейных и частотных искажениях. Они содержат один или несколько каскадов усиления. Выходной (оконечный) каскад работает в режиме больших сигналов и, следовательно, потребляет большую мощность от источника питания. Он должен иметь достаточно высокий КПД.

Выходные каскады выполняют на специальных мощных транзисторах, включенных обычно по схеме с общим эмиттером. Согласование выходного сопротивления усилителя R_вых с сопротивлением нагрузки R_н обеспечивают с помощью трансформатора, коэффициент трансформации которого рассчитывают по формуле:

где w₁, w₂ - число витков первичной и вторичной обмоток форматора; η- КПД трансформатора.

Выходные каскады усилителя мощности выполняют по однотактной и двухтактной схемам.

Маломощные однотактные усилители мощности (рис. 3.13, а) обычно работают в режиме класса А. По постоянному току сопротивление в коллекторной цепи транзистора VТ определяется только сопротивлением первичной обмотки трансформатора Тр. По переменному току транзистор VТ нагружен на оптимальное сопротивление, что достигается соответствующим выбором коэффициента трансформации п = w₁ / w₂ трансформатора Тр. Максимальная мощность отдается каскадом при эффективном использовании транзистора как по току, так и по напряжению.

Схема двухтактного усилителя мощности (рис. 3.13.б), работающего в режиме В содержит два транзистора VТ1 и VТ2 разных типов проводимости, с близкими характеристиками, работающими по очереди (каждый в своём полупериоде), так как напряжения и ₂' и и₂ '' вторичной обмотки трансформатора Тр1 подаются в противофазе на транзисторы VТ1 и VТ2. Трансформатор Тр2 обеспечивает связь с нагрузкой Rн.

Режимы В работы транзисторов достигаются выбором небольшого напряжения смещения с помощью резисторов R_Б1 и R_Б2 для попадания в точку а', где в режиме покоя отсутствует входной ток базы. Транзисторы в режиме В эффективно используются по току и напряжению. При этом КПД двухтактного усилителя может достигать 78%.

При большой мощности, выделяемой в виде тепла на коллекторах транзисторов, используют радиаторы для отвода избыточного тепла, которое не могут рассеивать транзисторы непосредственно.

С разработкой интегральных схем усилителей мощности и дискретных мощных транзисторов появилась возможность изготовления бестрансформаторных усилителей мощности (рис. 3.14, а). Совместное применение разнотипных транзисторов позволяет существенно упростить схему усилителя. В схеме используется последовательное включение выходных цепей с источником питания U_п и параллельное включение входов. По переменному напряжению выходы транзисторов через конденсатор С параллельно соединены между собой и с нагрузкой Rн. При положительной полуволне напряжения в усилении участвует транзистор VТ1, при отрицательной полуволне - транзистор VТ2. Выходная мощность усилителя может быть рассчитана по формуле

В рассматриваемом усилителе используется один источник питания U_п,. что является его достоинством, а недостаток устройства - наличие большой ёмкости С (2÷4 мФ).

Избежать этого недостатка позволяет выполнение схемы усилителя мощности с двумя источниками питания (рис. 3.14, б). В таком усилителе используются однотипные транзисторы, для управления которыми требуются фазоинверсные каскады на входах. При этом транзисторы включены разными способами: VТ1 - по схеме с общим коллектором; VТ2 - по схеме с общим эмиттером.

Так как усилительные свойства транзисторов при разных способах включения различны, необходимо принять меры для выравнивания коэффициентов усиления обеих полуволн входного сигнала. При одинаковых транзисторах это может быть достигнуто выбором необходимых величин и _вх1 и и _вх2

Дата добавления: 2014-01-05