Главная -> Книги

(0) (1) (2) (3) (4) (5) ( 6 ) (7) (8) (9) (10) (11) (12) (13) (14) (15) (16) (17) (18) (19) (20) (21) (22) (23) (24) (25) (26) (27) (28) (29) (30) (31) (32) (33) (34) (35) (36) (37) (38) (39) (40) (41) (42) (43) (44) (45) (46) (47) (48) (49) (50) (51) (52) (53) (54) (55) (56) (57) (58) (59) (60) (61) (62) (63) (64) (65) (66) (67) (68) (69) (70) (71) (72) (73) (74) (75) (76) (77) (78) (79) (80) (81) (82) (83) (84) (85) (86) (6)

тора имеет вид, показанный иа рис. 2.45, в. Из этой схемы видно, что на нижних частотах усилителя проявляется влияние индуктивности первичной обмотки трансформатора Li. Из-за ее наличия с понижением частоты происходит уменьшение входного сопротивления трансформатора, что приводит к уменьшению напряжений на его входе и выходе. Резонансных явлений в области нижних частот усилителя обычно не возникает.

Типичный вид частотных характеристик трансформаторно! о усилителя показан на рис. 2.46.

Из сказанного ясно, что для расширения полосы пропускания усилителя Б область нижних частот необходимо увеличивать индуктивность первичной обмотки трансформатора. Прн этом размеры трансформатора, его вес и стоимость возрастают. Однако увеличивается и КПД.

4. Двухтактные трансформаторные усилители

Двухтактные трансформаторные усилители (ДТУ) применяются для получения большой выходной мощности полезного сигнала при наличии высокого КПД. Выходная мощность ДТУ определяется тппом усилительных приборов и режимом их работы. КПД усилителя зависит только от режима его работы.

Схема ДТУ представляет собой совокупность Двух однотактных усилителей, работающих на общую нагрузку. Половина двухтактного усилителя называется плечом. Оба плеча электрически симметричны. Для электрической симметрии плеч ДТУ его усилительные приборы должны иметь одинаковые параметры и симметричные режимы. Такие режимы получаются, если на входе ДТУ действуют два симметричных входных напряжения. Будем их считать синусоидальными. Они должны быть равны и противофазны.

Существует много различных схе.м ДТУ, но их основные свойства можно изучить на простейших примерах.

а) Двухтактный трансформаторный усилитель на транзисторах

На рнс. 2.47 изображена типичная схема двухтактного трансформаторного усилителя на транзисторах/э-п-р. Транзисторы одинаковые. Первичная обмотка выходного трансформатора Тр2 имеет вывод от середины.

Два симметричных входных напряжения и н получаются при помощи входного трансформатора Три Он является элементом предыдущего каскада. Его полная схема может соответствовать рис. 2.41.

Если условия полной симметрии плеч ДТУ выполнены, то все составляющие токов аналогичных электродов обоих транзисторов Получаются равными.



При равенстве постоянных коллекторных токов отсутствует постоянное подмагннчнвание сердечника выходного трансформатора Тр2. Это позволяет выбрать размеры трансформатора значительно меньше, чем в однотактной схеме. Поэтому двухтактный усилитель получается очень компактным.

Прн равенстве переменных составляющих коллекторных токов магнитный поток в сердечнике трансформатора Грг создается только нечетными гармониками сигнала, которые проходят в первичной обмотке в одном направлении. Четные гармоники коллекторных тсков магнитного потока в трансформаторе не создают, так как протекают в первичной обмотке навстречу друг другу.


Рис. 2.47. Типичная схема двухтактного трансформаторного усилителя

Если для ДТУ выбрать режим работы класса В, то высшие нечетные гармоники импульсных коллекторных токов полностью исчезают. Тогда переменный магнитный поток в трансформаторе создается только нх первыми гармониками. В режиме АВ нечетные гармоники в коллекторных токах транзисторов есть, но нх амплитуды малы по сравнению с амплитудой первой гармоники. Из сказанного следует, что в ДТУ целесообразно применять экономичные режимы работы класса В или АВ. Тем самым можно получить КПД более высокий, чем у однотактного усилителя.

Схема ДТУ малочувствительна к пульсациям напряжения питания, так как изменения постоянных токов усилительных приборов магнитного потока в выходном трансформаторе не создают. Эта особенность двухтактного усилителя позволяет упростить конструкцию сглаживающего фильтра выпрямителя.

Достоинство ДТУ заключается также в малой паразитной связи с предыдущими каскадами, возникающей через общий источник питания, потому что к этому источнику проходят только четные гармоники усиливаемого сигнала, а на их частотах самовозбуждение усилителя пе возникает. По этой причине в многокаскадных усилителях упрощаются, а иногда и полностью исключаются развязывающие фильтры и зачастую отпадает необходимость в блокировочном конденсаторе общей цепи питания.



Ввиду указанных свойств схема ДТУ имеет серьезные преимущества по сравнению с однотактной схемой. Однако они зависят от степени электрической симметрии плеч ДТУ. Опыт практического налаживания транзисторных схем ДТУ показывает, что идеальной симметрии плеч достигнуть невозможно. Поэтому на практике симметрию считают приемлемой, если постоянные коллекторные токи транзисторов ДТУ отличаются не более чем на 10-20%.

При теоретическом анализе ДТУ принято считать симметрию его плеч полной. Тогда можно ограничиться рассмотрением любой половины схемы, а затем обобщить результат исследования. Так, например, сразу ясно, что полная полезная мощность двухтактного усилителя в два раза больше мощности одного плеча.

Если в ДТУ усиление синусоидального сигнала осуществляется в режиме класса А, то в каждом его плече происходят физические процессы, изображенные на рис. 2.40. Но обычно ДТУ работают в режиме В или АБ.

Для получения режима класса В напряжение смещеиия необходимо выбрать таким, чтобы в исходном состоянии усилителя его транзисторы были заперты, но при появлении даже очень слабого сигнала один из транзисторов должен сразу же отпереться. Тогда смена состояний транзисторов будет происходить /через половину периода усиливаемых колебаний.

В таком режиме графики токов и напряжений имеют вид, показанный на рис. 2.48. Поясним их применительно к транзистору Т\.

До момента он заперт. Процесса инжекции в этом транзисторе нет. В цепи коллектора и базы проходит тепловой ток коллекторного перехода . Он идет под воздействием напряжения, которое практически постоянно и равно Ек (так как U<Ek). Ток /J не меняется. Его величина очень мала. Он втекает в транзистор через вывод базы и вытекает из транзистора через вывод коллектора.

С момента ti до момента <2 транзистор отперт. Потенциальный барьер эмиттерного перехода изменяется по закону входного напряжения и. В транзисторе происходит инжекция дырок из эмиттера в базу. Результатом процесса инжекции являются импульсы коллекторного и базового тока. Их амплитуды пропорциональны амплитуде входного напряжения. Ток коллектора значительно больше тока базы.

Аналогичные процессы происходят в транзисторе Гг. Только по времени они сдвинуты на половину периода.

При более детальном построении графиков физических процес-соз, происходящих в ДТУ, необходимо уметь строить КДХ. Принцип ее построения остается тот же самый, что и для режима класса А.

Такие построения для одного плеча ДТУ проделаны на рис. 2.49. Они выполнены для случая, когда усиливаемый сигнал Имеет максимально допустимую величину при выбранном сопро-



(0) (1) (2) (3) (4) (5) ( 6 ) (7) (8) (9) (10) (11) (12) (13) (14) (15) (16) (17) (18) (19) (20) (21) (22) (23) (24) (25) (26) (27) (28) (29) (30) (31) (32) (33) (34) (35) (36) (37) (38) (39) (40) (41) (42) (43) (44) (45) (46) (47) (48) (49) (50) (51) (52) (53) (54) (55) (56) (57) (58) (59) (60) (61) (62) (63) (64) (65) (66) (67) (68) (69) (70) (71) (72) (73) (74) (75) (76) (77) (78) (79) (80) (81) (82) (83) (84) (85) (86)