Однотактний підсилювач - вхідний сигнал надходить у вхідний ланцюг одного підсилювального елемента або однієї групи елементів, з'єднаних паралельно.
На рисунку 2.9 наведена схема однотактного підсилювача.
Призначення елементів схеми:
Ср1- роздільний конденсатор;
R1, R2- забезпечують точку спокою каскаду;
VT1- активний елемент каскаду;
Re, Ce - термостабілізація каскаду;
Тр1- трансформатор для узгодження опорів навантаження та вихідного опору транзистора VT1.
Опір первинного ланцюга змінному струму повинен дорівнювати оптимальному опору колекторного навантаження транзистора Rк.опт.
Приймемо опір первинної обмотки R1= Rк.опт.
Коефіцієнт трансформації вихідного трансформатора n:
(2.24)
Визначення оптимальному опору колекторного навантаження транзистора Rк.опт відбувається за таким планом:
- Визначити графік Pк max;
- Визначити Ек і побудувати динамічну характеристику по постійному струму (R1» 1Ом);
- Визначити робочі токи на динамічній характеристиці та точку найближчу до Pк max;
- Побудувати динамічну характеристику по змінному струму
- Розрахувати значення Rк.опт= Uкm/Iкm;
6. Визначити потужність вихідного сигналу і ККД підсилювача.
1. Визначення графіку Pкmax (для транзистора КТ802А, Pк max = 50Вт) на рисунку 2.10. Для визначення графіку необхідно знайти точки, Р1…Р6.
2. Визначення Ек і побудова динамічної характеристики по постійному струму (R1» 1…2Ом).
3. Визначення робочих точок на динамічній характеристиці та точки найближчої до Pк max:
4. Вибір динамічної характеристики по змінному струму:
5. Розрахунок значення опору первинної обмотки Rк.опт
Rк.опт= Uк0/Iк0 (2.25)
Виконаємо розрахунок для підсилювача, характеристики якого наведені на рисунку 2.13.
Rк.опт= 18/2,2=8,2Ом
6. Визначення потужності вихідного сигналу
(2.26)
де hт = 0,7…0,9 – коефіцієнт корисної дії трансформатора
=0,7× 15×1,8/2=9,5Вт
Рспож =Iк0× Uке0 (2.27)
Рспож =2,2× 18=39,6Вт
7. Визначення коефіцієнту корисної дії підсилювача:
h = (Рвих /Рспож)100% (2.28)
(9,5/39,6)100%=23,8%
Недоліки однотактного підсилювача потужності:
¾ Неможливість використання режиму В;
¾ Малий ККД;
¾ Підвищення нелінійних перекручувань через постійне підмагнічування магніторовода вихідного трансформатора.
Переваги однотактного підсилювача потужності:
¾ Малі нелінійні перекручування завдяки використанню режиму А.
2.3.3 Двотактні трансформаторні каскади посилення потужності
Двотактний підсилювач потужності складається із двох симетричних плечей, що працюють на загальне навантаження. Транзистори в кожнім плечі підбираються з максимально близькими характеристиками й працюють в однаковому режимі. Єдиною відмінністю в роботі плечей підсилювача є протифазність змінних складових вихідних напруг і струмів.
Принципова схема двотактного підсилювача потужності зображена на рисунку 2.15.
Рисунок 2.15
Підсилювач складається з двох однотактних каскадів, виконаних на транзисторах VT1 і VT2. Параметри транзисторів повинні бути практично однаковими. Трансформатор TРІ призначений для подачі на вхід підсилювача двох напруг Uвх1 та Uвх2, рівних за величинами, але зсунутих за фазою на 180°. Трансформатор TР2 узгоджує вихід підсилювача з навантаженням, тобто забезпечує виконання умови передачі максимальної потужності. Резистори R1, R2 призначені для створення режиму спокою (в режимі класу АВ) для обох транзисторів.
Цей підсилювач може працювати у класі В або АВ. У трансформатора TР2 стале підмагнічування відсутнє, оскільки по одній його напівобмотці постійний струм тече в одному напрямку, а по другій - у протилежному, причому І0к1=І0к2.
Розглянемо роботу підсилювача за наявності Uвх.
Якщо полярність Uвх1 позитивна, транзистор VT2 закритий, a VT1 працює в режимі підсилення. При цьому в колекторному колі VT1 з'являється підсилена напівхвиля струму, яка через верхню первинну напівобмотку трансформатора TР2 передається до навантаження.
При негативній полярності Uвх1 транзистор VT1 закритий, a VT2 знаходиться у режимі підсилення під дією Uвх2. Напівхвиля струму, що протікає у колекторному колі VT2, має протилежний напрямок і через нижню первинну напівобмотку трансформатора TР2 передається до навантаження. Таким чином, транзистори VT1 і VT2 працюють по черзі, створюючи підсилену змінну напругу на навантаженні за два такти.
Вибір робочої точки двотактного підсилювача потужності виконується аналогічно вибору робочої точки однотактного підсилювача (рисунки 2.11…2.14).
Повна потужність двотактного підсилювача розраховується за формулою:
, (2.29)
де Iкср= Iкmax/p
Вихідна потужність розраховується за формулою:
, (2.30)
де Iк1m= 
/2 – амплітуда 1 гармоніки вихідного сигналу.
Коефіцієнт корисної дії підсилювача:
Крім вхідного трансформатора Т1 з виходом від середньої крапки вторинної обмотки, для порушення двотактного каскаду можуть використатися так називані фазоінверсні схеми предоконечних каскадів. Фазоінверсний каскад повинен давати на виході дві напруги, рівні по величині й зрушені між собою по фазі на 180°.
Одна з таких схем (з розділеним навантаженням) наведена на рисунку 2.16. Напруги Uвих1 й Uвих2 відповідно рівні:
Uвих1 = Ек — IкRк (2.32)
Uвих2 = IеRе (2.33)
Рисунок 2.16
Оскільки струм колектора Iк майже не відрізняється по величині від струму емітера Iе, то за умови Rк = Rе напруги Uвих1 й Uвих2 виявляються рівними по величині, але протилежними по фазі. Ці напруги й застосовуються для порушення двотактного каскаду. Достоїнство такої схеми - відсутність трансформатора по вхідному ланцюзі двотактного каскаду. Недолік - малий коефіцієнт підсилення по напрузі.
