1. Обзор существующих схемотехнических решений построения усилителя звуковой частоты.

1.1. Однотактный усилитель звуковой частоты с трансформаторным выходом, особенности его работы.

В однотактных усилителях транзи­сторы включаются по схеме с общим эмиттером, общей базой и общим кол­лектором.

Схема с общей базой по сравнению со схемой с общим эмиттером ха­рактеризуется меньшей величиной нелинейных искажений и меньшей темпе­ратурной зависимостью, но значительно большей потребляемой входной мощностью, что в ряде случаев вызывает необходимость применять в око­нечном каскаде более мощный транзистор. Схема с общим коллектором используется в каскадах без выходного трансформатора, так как обеспечивает непосредственное согласование выхода усилителя с низкоомной внешней нагрузкой. Но в отличие от других схем эта схема во избежание теплового пробоя транзисторов нуждается в дополнительной температурной стабилиза­ции и требует более тщательной электрической регулировки.

В качестве предварительных каскадов усиления наиболее часто ис­пользуют: каскад с общим эмиттером, каскад с общей базой, каскад с общим коллектором.

В схеме с общей базой базовый вывод транзистора является общим по отношению к входному и выходному сигналам, так как он под­ключен к нулевому потенциалу. Данный каскад усиливает сигнал по напряжению и не усиливает по то­ку. Усилительный каскад, собранный по схеме с общей базой, обладает ма­лым входным сопротивлением (десятки Ом) и большим выходным сопротивлением (сотни кОм). Низкое входное сопротивление каскада с об­щей базой является его существенным недостатком. Между каскадами, соб­ранными по схеме с общей базой, приходится включать специальные согла­сующие устройства (например, понижающие трансформаторы), что ограни­чивает применение данной схемы в усилительных устройствах.

Усилительный каскад, выполненный по схеме с общим эмиттером (рис.1.1.), широко применяется для усиления электрических сигналов по току, напряжению, мощности. Здесь эмиттерный вывод транзистора является общим

для входного и выходного сигналов. Основной особенностью схемы с общим эмиттером является то, что входным током в ней выступает малый по величине ток базы. Поэтому входное сопротивление каскада с общим эмиттером выше, чем входное со­противление каскада с общей базой. Выходное сопротивление в схеме с об­щим эмиттером также достаточно велико (десятки кОм). Это по­зволяет в многокаскадном усилителе обойтись без специальных согласую­щих устройств между каскадами. Поэтому схема с общим эмиттером являет­ся наиболее распространенной.

Рис.1.1. Принципиальная схема каскада с ОЭ

В схеме с общим коллектором (рис.1.2), коллекторный вывод является общим относительно входных и выходных зажимов, так как по цепи пере­менного тока коллектор имеет нулевой потенциал благодаря пренебрежимо малому внутреннему сопротивлению источника питания. Коэффициент уси­ления данного каскада по напряжению меньше единицы. Входное сопротив­ление схемы с общим коллектором очень велико (порядка десятков и сотен кОм), а выходное, наоборот, мало и составляет лишь десятки или сотни Ом.

И поэтому каскад с общим коллектором не дает усиления по напряжению и имеет сравнительно небольшой коэффициент усиления по мощности. Данная схема применяется в основном для согласования сопротивлений между от­дельными каскадами усилителя или между выходом усилителя и низкоомной нагрузкой. Каскад с общим коллектором целесообразно также использовать на входе усилителя в тех случаях, когда входное сопротивление каскада с общим эмиттером оказывается недостаточным для согласования усилителя с источником входного сигнала.

Рис.1.2. Принципиальная схема с ОК

Наиболее важными параметрами оконечных каскадов являются эффек­тивность передачи в нагрузку максимально возможной мощности, коэффициент полезного действия и коэффициент усиления. Известно, что условием передачи максимальной мощности в цепь нагрузки является равенство ее со­противления с выходным сопротивлением источника сигнала. В ряде практи­ческих случаев возникаем необходимость подключения выходного каскада на низкоомную нагрузку. Универсальным элементом схемы, позволяющим согласовать в широком диапазоне выходные параметры усилителя с нагруз­кой, является трансформатор. Однако применение трансформатора сущест­венно увеличивает вес и габариты выходного каскада, снижает его КПД и вносит дополнительные нелинейные искажения в выходной сигнал. Поэтому стремятся обеспечить согласование указанных цепей без применения транс­форматора на основе современных схемотехнических решений.

Рис.1.3. Принципиальная схема однотактного усилителя мощности

с трансформаторной связью

Преимуществом схемы однотактного усилителя мощности с трансфор­маторной связью (рис.1.3.) является то, что нагрузка подключается к выходу через трансформатор, что позволяет передать максимальную мощность в на­грузку. Недостатками данной схемы являются: низкий КПД, транс­форматор вносит дополнительный нелинейные искажения, в связи с исполь­зованием трансформатора большие массогабариты.