80. Двухтактные усилители мощности

В тех случаях, когда необходимая для увеличения колебательной мощности работа лампы с сеточными токами приводит к появлению недопустимых нелинейных искажений либо получаемая от одной лампы колебательная мощность недостаточна, применяют усилители, работающие по двухтактной схеме (см.рис. 80). В этой схеме лампы включены симметрично относительно цепей источников питания и работают в одинаковых режимах.

Рис. 80. Принципиальная схема двухтактного усилителя мощности

Наиболее часто двухтактный каскад используют для работы в режиме класса В. При подаче переменного напряжения от входного трансформатора Тр₁  (рис. 80) лампы Л₁ и Л₂  работают по очереди, пропуская переменную составляющую тока в течение того полупериода этого напряжения, когда в цепь сетки данной лампы подается положительное напряжение сигнала.

Анодный ток лампы Л₁ протекает через верхнюю (на схеме) половину первичной обмотки выходного трансформатора Тр₂, а анодный ток лампы Л₂ – через нижнюю половину этой обмотки. В сердечнике трансформатора Тр₂  магнитный поток, создаваемый поочередно этими токами, изменяется синусоидально, и на зажимах вторичной обмотки выходного трансформатора получается синусоидальное напряжение.

Отсутствие тока покоя ламп исключает возможность создания автоматического сеточного смещения за счет анодного тока. Уменьшение i_a из‑за отсутствия составляющей тока покоя при заданной величине Р_а.макс лампы позволяет повысить анодное напряжение, что приводит к увеличению полезной мощности, отдаваемой каскадом.

Для усилителей, работающих в режиме класса В, необходимо применять лампы с анодноосеточными характеристиками, имеющими короткие криволинейные участки в области, близкой к оси u_c.

Для работы в классе А двухтактные каскады используются редко.

Рис. 81. Схемы замещения двухтактного каскада:

а) последовательная; б) преобразованная

Двухтактный усилитель мощности с симметричными плечами схемы может быть представлен схемой замещения, показанной на рисунке 81а. Здесь каждая лампа заменена генератором с эквивалентной ЭДС = µU_c1 и внутренним сопротивлением R′_i, где R′_i представляет собой приведенное внутреннее сопротивление лампы, определяемое с учетом того, что переменная составляющая анодного тока протекает лишь в течение части периода. В частности, в режиме класса А  R′_i  = R_i, а в режиме класса В R′_i  = 2R_i.

Электродвижущая сила, равная 2µ U_c1, действует в последовательной цепи, содержащей внутренние сопротивления эквивалентных генераторов 2R′_i    и сопротивление нагрузки R′_a  = R_н / k² (рис. 81б).

81. Усилители мощности на полупроводниковых триодах

Рассмотрим названные усилители мощности.

Оконечные каскады на полупроводниковых триодах должны обеспечивать получение заданной выходной мощности, которая обычно значительно превосходит мощность каскадов предварительного усиления.

При расчете оконечных каскадов приходится учитывать такие факторы, как мощность, выделяемую на коллекторе, и искажения сигнала, которым в каскадах предварительного усиления обычно не уделяют внимания.

В каскадах усиления мощности используются плоскостные триоды, которые характеризуются большей мощностью, рассеиваемой коллектором, и вносят b сигнал меньшие нелинейные искажения, чем точечные (рис. 82).

Рис. 82. Структурная схема каскада усиления мощности на полупроводниковом триоде

Во входной цепи усилителя на триоде протекает синусоидальный ток i_вх, обусловленный сигналом,и I₁ – постоянный ток смещения (рис. 83б).

Мгновенное значение тока этой цепи определяется суммой I₁. Изменяя ток смещения I₁ + i_вх, можно создать такие режимы работы, при которых входная цепь триода будет проводящей в течение всего периода либо только в продолжение части его. Если амплитуда тока входного сигнала меньше I₁, то триод проводит в течение всего периода и работает в режиме класса А (рис. 83а и 83б).

Рис. 83. Графики тока:

а) на входе при работе усилителя

в режиме класса А;

б) на выходе при работе в режиме класса А;

в) на выходе при работе в режиме класса В

Когда интенсивность сигнала такова, что эмиттерный переход в одну половину периода заперт, триод работает в режиме класса В (рис. 83в). Применяются и промежуточные классы усиления (АВ).