Бестрансформаторный двухтактный каскад УМ.

В последние годы в усилительных устройствах стали применять бестрансформаторные выходные каскады УМ, некоторые схемы которых приведены на рис. 1.9.4.

Особенностью схем бестрансформаторных двухтактных каскадов УМ является применение в них транзисторов разноименной полярности, то есть в одном плече каскада включен транзистор типа р-n-р, а в другом плече - транзистор типа n-p-n. Оба транзистора обладают одинаковыми коэффициентами по току Вст1 = Вст 2» 30 - 50, а также одинаковыми обратными токами коллекторов Iкб0 1 = Iкб02.

Применение разноструктурных транзисторов устраняет необходимость фазоинвертирования входного каскада.

В этих каскадах УМ транзисторы включают по схеме с общим коллектором, что создает последовательную отрицательную обратную связь по напряжению, уменьшая нелинейные и частотные искажения выходного сигнала и расширяя этим полосу пропускания Df = fв гран — fн гран.

Работая в режиме класса В или АВ1 такие низкочастотные каскады УМ имеют наибольший КПД (до 45 — 70%) в тех случаях, когда у выходных транзисторов верхняя граничная частота примерно в 1,5 - 2 раза больше максимальной частоты усиливаемого сигнала fс макс. При невыполнении этого условия КПД каскада значительно снижается, так как происходит увеличение потребляемого тока, который увеличивает мощность, бесполезно рассеиваемую коллекторами транзисторов, что может вывести их из строя. Например, если при биполярных транзисторах типа П201А происходит заметное уменьшение КПД каскада на частотах больше 3 — 5 кГц, то при использовании среднечастотных транзисторов типа П601 — П602 это явление наступает при частотах свыше 50 — 100 кГц, а при транзисторах типа П212 — свыше 20 — 50 кГц. При этом КПД

h = Рвых × 100% / Р₀,

где Р₀ = Ек * Iк — мощность, потребляемая от источника питания Ек.

Максимальная полезная выходная мощность таких каскадов УМ возрастает с увеличением напряжения источника питания, но не более чем Ек £ Uк э доп, а также при уменьшении сопротивления нагрузки до минимально допустимой величины, ограничиваемой предельно допустимым током коллектора Iк макс.

При этом можно принять, что Рвых = Iвых,

Uвых = 0,5 * Im вых* Um вых = 0,5Рвых макс» Pвых доп, то есть Рвых макс» 2 * Рдоп транз.

Простейшая схема бестрансформаторного двухтактного каскада УМ, собранного на разнотипных транзисторах, работающая в режиме класса В без начального напряжения смещения, показана на рис. 33, а, б. Принцип работы ее состоит в следующем. Когда на базы обоих транзисторов подается одинаковое по величине и фазе входное напряжение Uвх = Um вх *sinwt, то в положительный полупериод входного сигнала работает верхний транзистор типа n-р-n, пропуская коллекторный ток Iк1 через нагрузку Rн и источник питания Ек, а в отрицательный полупериод работает нижний транзистор типа р-n-р и разряжающийся конденсатор Ср2, пропуская коллекторный ток Iк2, через нагрузку в противоположном направлении. Таким образом, через нагрузку проходит суммарный выходной ток iн = Iн макс * sinwt.