Двухтактный усилитель мощности на биполярных транзисторах. Принцип работы и основные характеристики

Двухтактный усилитель мощности состоит из двух симметричных плеч. Транзисторы Т1 и Т2 подбирают с максимально близкими характеристиками. Единственным отличаем в работе плеч является противофазность токов и напряжений в цепях баз транзисторов и обусловленная этим противофазность переменных токов и напряжений в коллекторных цепях. назначение элементов двухтактного усилителя аналогично назначению соответствующих элементов однотактного усилителя с учетом того, что они обслуживают два транзистора. Преимущества двухтактных усилителей мощности – меньшие нелинейные искажения; возможность высокого получения кпд при использовании режима В; меньшая чувствительность к пульсациям напряжения питания. Вместе с тем двухтактным усилителям мощности присущи недостатки, обусловленные усложнением их схемы

9. Генераторы LC и RC. Условия самовозбуждения.
LC-генераторы – это генераторы с индуктивной обратной связью. Принцип автогенератора можно понять, если представить себе, что в рассмотренном ранее резонансном усилителе электрические колебания поступают на вход не от внешнего источника, а с выхода этого же усилителя через цепь обратной связи. Если на схему подано напряжение питания, то в коллекторной (стоковой) цепи протекает ток, который содержит как постоянную, так и флуктуирующую составляющие. С чем связано появление флуктуирующей составляющей? Электрические заряды в цепи имеются в определенном количестве. Причем в любой цепи реальное количество носителей заряда постоянно меняется. Амплитудный спектр флуктуирующего сигнала равномерен вплоть до частот 1012 Гц. В спектре флуктуаций всегда найдется составляющая, частота которой близка к резонансной частоте контура, включенного в выходную цепь транзистора. За счет избирательных свойств контура эта спектральная составляющая будет выделена, а через цепь ОС поступит на вход усилителя.

Колебание, поступившее на вход, будет усиленно, как в обычном усилителе. В дальнейшем произойдет нарастание сигнала. Что для этого необходимо?

Для этого необходимо выполнить следующие условия:

¨ обратная связь (ОС) между входом и выходом должна быть положительной (это фазовое условие самовозбуждения);

¨ коэффициент усиления (Кус) должен превышать определенное значение (амплитудное условие самовозбуждения).

Если в схеме возникают колебания, их амплитуда возрастает до определенного значения (режим нарастания амплитуды), называемого переходным, а режим генератора, при котором амплитуда постоянна, - стационарным.

Более подробно рассмотрим работу автогенератора на примере LC-генератора.

Когда необходимо получить гармонические колебания на частотах от доли Гц до 10...100 кГц, использование LC-генератора становится не целесообразным (размеры контура очень большие). Схема генератора остается прежней, однако, вместо колебательного контура в выходной цепи ЭП используется чисто активная нагрузка.

Баланс фаз обеспечивается фазовым сдвигом в цепи ОС, использующие RC-элемент. Чтобы условие самовозбуждения выполнялось, цепь ОС должна обладать избирательностью. Баланс амплитуд требует строгого выполнения условия , в противном случае амплитуда будет не стабильна. На основе RC-элемента можно создать пассивные полосовые фильтры с характеристиками, подобными колебательному контуру (рисунок 18.9).

При отклонении от резонансной частоты f₀ фазовый сдвиг изменяется, и коэффициент передачи уменьшается. Ниже частоты f₀ проявляется действие возрастающего сопротивления конденсатора, включенного последовательно с R. Выше частоты f₀ проявляется шунтирующее действие конденсатора, включенного параллельно R. Такой фильтр можно использовать в качестве нагрузки вместо LC-контура (но его добротность мала, что приводит к малой стабильности рабочей частоты). Гораздо большую добротность можно получить, если использовать полосовой заграждающий фильтр - мост Вина (рисунок 18.10). Сопротивления R1 и R2 моста находятся в соотношении R1=2R2. Напряжение Uмд снимается с диагонали моста, учитывая, что R1=2R2, независимо от частоты сигнала на входе. Uм2=Uм/3, поскольку на частоте f₀ Uм1=Uм/3. Следовательно, на данной частоте Uмд=Uм1-Uм2=0. При отклонениях от f₀ выходное напряжение растет и при больших расстройках стремится к Uмд=-Uм2=-Uм/3. В качестве активных элементов используются ОУ (рисунок 18.11). Диагональ моста подключается к входу ОУ. Для генерации обеспечивается ПОС на частоте f₀, но если R2=R1/2, то на частоте f₀ Uд=0 и обратная связь отсутствует. По этой причине мост немного расстраивают, выбирая R2=R1/(2+δ), где 0<δ≈1. В этом случае на резонансной частоте: Uмд=Uм1-Uм2=Uм/3-Uм/(3+δ)≈δUм/9, то есть напряжение, подаваемое на неинвертирующий вход, больше, чем напряжение, подаваемое на инвертирующий вход. Uос на входе совпадает по фазе с напряжением на выходе генератора (моста Вина). Таким образом, выполняется

баланс фаз Кос=Uмд/Uм=δ/9, то есть обеспечивается К=1/Кос=9/δ.