2.5. Усилители мощности.

Каскады усиления мощности обычно являются выходными (оконечными) каскадами, к которым подключается внешняя нагрузка и предназначены для получения в нагрузке требуемой мощности. Усилители мощности выполняются на биполярных и полевых транзисторах, выключаемых по схемам с общей базой, Общим эмиттером (общим истоком), общим коллектором (общим стоком). По способу подключения нагрузки схемы выполняются как трансформаторными, так и безтрансформаторными.

В усилителях мощности используются три класса усиления: Класс А; класс В; класс АВ, отличающиеся положением точки покоя на линии нагрузки по постоянному току.

В режиме класса А точка покоя выбирается таким образом, чтобы рабочая точка не заходила в нелинейную область коллекторных характеристик и в область отсечки коллекторного тока, то есть в области искажения выходного сигнала. Режим класса А используют в однотактных каскадах усиления мощности.

В режиме класса В режиму покоя соответствует U_бэ=0. При наличии входного сигнала ток коллектора протекает только в течение одного полупериода, а в течение другого – транзистор находится в режиме отсечки. В режиме класса В усилитель мощности выполняют по двухтактной схеме с использованием двух транзисторов, каждый из которых служит для усиления либо положительной, либо отрицательной полуволны входного сигнала.

Режим класса АВ является промежуточным между режимами классов А и В.

2.5.1 Усилитель мощности класса а с трансформаторным включением нагрузки (рисунок 2.6)

Рисунок 2.6

R1, R2 – устанавливают положение точки покоя. К_т= – коэффициент трансформации. Ср – разделительный конденсатор.

2.5.2. Двухтактный усилитель мощности (рисунок 2.7)

TV1 – входной трансформатор

TV2 – нагрузочный трансформатор

Рисунок 2.7

В отсутствии входного сигнала напряжение на базах транзисторов относительно их эмиттеров равно нулю. Транзисторы закрыты, токи в усилителе равны нулю. К коллектору каждого транзистора относительно эмиттера приложено напряжение Ек.

При подаче положительного входного сигнала через входную цепь первого транзистора начинает протекать базовый ток, и он открывается. При этом второй транзистор VT2 остаётся закрытым. В обмотке TV2 формируется полуволна напряжения, трансформируемая в нагрузку.

При поступлении отрицательной полуволны входного напряжения VT1 остаётся закрытым, VT2 открывается и в нагрузке формируется обратная полуволна напряжения.

Таким образом, процесс усиления входного сигнала осуществляется в два такта работы схемы.

2.6. Усилители с обратной связью

Введение обратной связи позволяет улучшить показатели усилителя или придать ему некоторые специфические свойства. Обратная связь осуществляется подачей на вход усилителя сигнала с его выхода (рисунок 2.8).

Рисунок 2.8

К – коэффициент усиления усилителя.

Обратная связь характеризуется коэффициентом передачи. В усилителях применяются различные виды обратной связи: по напряжению или потоку; последовательная или параллельная.

Последовательная обратная Последовательная обратная

связь по напряжению связь по току

Рисунок 2.9 Рисунок 2.10

Параллельная обратная связь по напряжению

Рисунок 2.11

Воздействие обратной связи может привести либо к увеличению, либо к уменьшению входного сигнала. В первом случае обратную связь называют положительной, во втором – отрицательной.

Отрицательная обратная связь позволяет улучшить некоторые показатели усилителя, поэтому она нашла в них преимущественное применение.

Отрицательная обратная связь позволяет улучшить амплитудно-частотную характеристику многокаскадного усилителя. В области высоких и низких частот коэффициент усиления этих усилителей уменьшается. При наличии отрицательной обратной связи уменьшается Ku, что приводит к повышению на границах частотного диапазона коэффициента усиления и расширению полосы пропускания усилителя ∆f (рисунок 2.12).

Рисунок 2.12