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: U К1= U К2= U /2. Нагрузка R нподключена 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 R н, так как U выхпредоконечного 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 1,5 U и выходное напряжение (управляющее) достигает 0,5 U. 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 R н. 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.