Оконечные каскады (усилители мощности)

Оконечные каскады работают на низкоомную нагрузку: . Усилители мощности бывают: трансформаторные и бестрансформаторные.

Однотактный трансформаторный усилитель мощности (УМ)

Трансформатор служит для согласования выходного сопротивления транзистора с низкоомной нагрузкой.

Эмиттерная стабилизация в оконечных каскадах не используется. (Эти каскады работают с большими амплитудами, и на элементах эмиттерной стабилизации будет происходить большая потеря полезного сигнала, что недопустимо).

В данной схеме используется параметрическая стабилизация, элементом которой является прямо смещенный диод .

Принцип работы параметрической стабилизации:

Пусть температура повысилась. Все токи транзистора увеличиваются, рабочая точка смещается вверх по нагрузочной прямой – режим работы усилителя нарушается. Но с ростом температуры сопротивление диода уменьшается (интенсивно идет процесс термогенерации, т.е. увеличивается количество носителей заряда, что приводит к росту проводимости диода, а значит к уменьшению его сопротивления). Уменьшение сопротивления диода, в свою очередь, приводит к уменьшению падение напряжения на нем (по закону Ома). Это падение напряжения является напряжением смещения , уменьшение которого приводит к тому, что транзистор начнет закрываться, и все токи его будут уменьшаться, т.е. рабочая точка возвращается в исходное положение – режим работы усилителя стабилизируется.

Кроме стабилизации, диод совместно с резистором обеспечивает необходимое смещение на базе транзистора.

 

Бестрансформаторные УМ

Трансформатор – источник линейных и нелинейных искажений, интегральное исполнение его затруднено, поэтому широкое распространение получили двухтактные бестрансформаторные схемы оконечных каскадов. Для согласования с низкоомной нагрузкой бестрансформаторные усилители мощности собираются на транзисторах ОК (эмиттерных повторителях), обладающих малым выходным сопротивлением.

Бестрансформаторный УМ

Изображены два каскада. Оконечный каскад собран на транзисторах (эмиттерные повторители).

Эти транзисторы являются комплементарной парой – обладают одинаковыми параметрами, но разной проводимостью.

Диоды (до 5шт.) совместно с резистором обеспечивают необходимое смещение на базах . Один диод обеспечить нужное смещение не может, т.к. падение напряжения на одном диоде , а чтобы открыть транзистор, необходимо . Диоды открыты всегда ( подается через резистор на аноды диодов). Сопротивления открытых диодов малы, поэтому можно считать, что базы транзисторов непосредственно соединены с коллектором . Еще одна функция диодов – осуществление параметрической стабилизации оконечного каскада.

Низкоомные резисторы устраняют асимметрию схемы, вызванную разбросом параметров по (выравнивают токи ). Эти резисторы выбирают низкоомными, иначе будет слишком большая потеря полезного напряжения на них, что недопустимо. Другая функция этих резисторов – обеспечение эмиттерной стабилизации оконечного каскада.

Т.к. схема ОК не дает усиления по напряжению, предоконечный каскад, собранный на транзисторе (ОЭ), является усилителем напряжения.

Несмотря на то, что предоконечный каскад работает в режиме больших амплитуд, эмиттерная стабилизация в нем допустима, т.к. резистор - низкоомный (ед.÷десятки Ом) и потери полезного сигнала на нем будут незначительны.

Делитель задает необходимое смещение на базу . Кроме того, этот делитель осуществляет общую ООС (сигнал с выхода оконечного каскада через делитель поступает на вход предоконечного). Эта ООС по переменному току уменьшает линейные и нелинейные искажения, а также уменьшает выходное сопротивление усилителя, что является достоинством.

Принцип работы:

При положительной полуволне на коллекторе транзистор

(p-n-p) закрыт, а (n-p-n) открыт, и через него, а, следовательно, через нагрузку течет ток .

При отрицательной полуволне на коллекторе транзистор закрыт, открыт, и через него и нагрузку течет ток в обратном направлении.

Таким образом, через нагрузку протекает разностный ток , что характерно для двухтактных схем.