Двухтактные усилители мощности

 

Двухтактным называется каскад, в котором объединены два однотактных усилительных каскада, работающих на одну общую нагрузку и управляемых взаимно противофазно одним и тем же усиливаемым колебанием. В

 

соответствии с этим двухтактный каскад состоит из двух плеч. Напряжение на нагрузке получают путем взаимного вычитания выходных колебаний плеч,

 

чтобы они суммировались, несмотря на противофазное управление. Благодаря противофазному управлению и вычитанию происходит частичная компенсация нелинейных искажений, вносимых плечами. В двухтактном каскаде могут быть использованы следующие режимы работы активного элемента: А, АВ, В.

 

Для усилителей класса B ток покоя транзистора мал, что предполагает пониженный расход мощности источника питания. Угол отсечки в таком режиме работы составляет /2. На рис. 12.7 приведено положение рабочей точки на проходной характеристики транзистора в режиме B.

 

I к

 

 

Im

 

t		кл. B	U

 

 

t

 

Рис.12.7. Проходная характеристика с рабочей точкой активного элемента, работающего в

 

каскаде класса B

 

Из рис.12.9 видно, что коэффициент использования транзистора по току, в

 

каждом из плеч больше единицы:

 

ki		Jm	1.	(12.13)
		J 0

Коэффициент гармоник в каждом из плеч оказывается недопустимо большим и составляет более 43%. Поэтому, для уменьшения коэффициента гармоник транзисторы двухтактного усилителя мощности класса B работают строго поочередно: каждый пропускает полуволну тока только в свой период колебаний. Во вторую половину периода транзистор заперт, и фактически не потребляет ток от источника питания.

 

 

Усилитель класса B обеспечивает высокий КПД, но вносит значительные нелинейные искажения, обусловленные нелинейностью начального участка передаточной характеристики рис. 12.7. Вследствие этого совмещенная характеристика обоих транзисторов, представляющая зависимость их разностного тока, имеет подобие ступеньки вблизи перехода через нуль рис. 12.8. Поэтому такие искажения получили названия искажения «типа ступеньки».

 

I р

 

t

 

 

Рис.12.8. Искажения типа ступеньки в усилителях мощности класса B

 

Для устранения этого типа искажений в усилителях используют режим AB,

 

в котором подается большее смещение рабочей точки транзисторов: транзистор работает с углом отсечки 2. При работе в классе AB при малых токах работают оба плеча одновременно, подобно классу A и нелинейности характеристик плеч взаимно компенсируются. Однако КПД усилителя в этом случае понижается по сравнению с классом B.

 

Двухтактные каскады класса AB являются самым распространенным,

 

поскольку обеспечивают высокий КПД и небольшие нелинейные искажения.