Материал: 832

110

КПД выходного каскада Pн .

PΣ

Величину емкости разделительного конденсатора связи с нагрузкой C2 по допустимому коэффициенту частотных искажений МС2 на нижней граничной частоте fн можно оценить следующим образом:

повторителя.

Резистор RЭ обеспечивает температурную стабилизацию режима работы транзистора VT1. Падением напряжения на RЭ задаются небольшим, чтобы сохранить высокий КПД каскада. За счет резистора RЭ вводится последовательная ООС по постоянному току. Если блокировочный конденсатор СЭ не поставить, то она будет действовать и на переменном токе, увеличивая входное сопротивление каскада, но снижая коэффициент усиления по на-

денсатора СЭ отрицательная обратная связь на переменном токе отсутствует и коэффициент усиления по напряжению равен

KU RК .

h11Э

Для стабилизации режима работы выходных транзисторов резистор R1 часто подключают не к источнику Е, а к общей точке эмиттеров VT2 и VT3. Тогда в усилителе действует на постоянном токе местная ООС по току за счет резистора RЭ и общая ООС по напряжению за счет резистора R1. Но параллельная ООС по напряжению будет и на переменном токе. Она снизит величины входного и выходного сопротивлений каскада. Входное сопротивление усилителя в этом случае можно рассчитать по формуле

112

крывания VT1, что позволяет снять с VT1 амплитуду напряжения, достаточную для полного открывания VT2. За счет ПОС существенно возрастает и коэффициент усиления каскада по напряжению.

10.4.4 Выходной каскад УНЧ с квазидополнительной симметрией

При большой величине мощности, отдаваемой в нагрузку (единицы–десятки ватт), для уменьшения тока покоя VT1 в двухтактном выходном каскаде применяют составные транзисторы, причем оконечные транзисторы берут однотипными с целью их унификации (рис. 10.6). Такие схемы каскадов называют схемами с квазидополнительной симметрией. Здесь транзисторы VT2, VT4 образуют составной эмиттерный повторитель (ОК-ОК), а транзисторы VT3, VT5 – двухкаскадный усилитель ОЭ-ОЭ со стопроцентной последовательной ООС по напряжению, также неинвер-

Рис. 10.6 – Схема выходного каскада УНЧ с квазидополнительной симметрией

113

тирующий фазу, имеющий KU 1 и другие характеристики, подобные каскаду с ОК. Резисторы R3–R6 служат для симметрирования схемы и стабилизации исходных рабочих точек оконечных транзисторов. Чтобы R5 и R6 не сильно уменьшали КПД, их сопротивления берут порядка 5…10% от RН. Сопротивления резисторов R3 и R4 принимают такими, чтобы их токи были в несколько раз больше исходных токов баз VT4 и VT5. Требуемое исходное напряжение на Rсм близко к сумме пороговых напряжений база-эмиттер транзисторов VT2, VT3, VT4 и составляет около двух вольт. Для термостабилизации тока покоя оконечных транзисторов вместо резистора Rсм часто включают два-три последовательно соединенных диода.

Усилитель питается от двухполярного источника. В точке покоя напряжение на нагрузке устанавливается равным нулю (это можно сделать изменением сопротивления резистора R1) и выходной конденсатор большой емкости не требуется. В УНЧ используются цепь параллельной ООС по напряжению через резистор R1 и вольтодобавочная цепь параллельной положительной обратной связи по напряжению за счет элементов Rсв и Ссв.

По переменному току резистор Rсв включен параллельно нагрузке. Поэтому, чтобы на нем терялась незначительная часть

выходной мощности, принимают Rсв 20...40 RН . Обычно вы-

бирают Rсв RК .

Требуемая максимальная выходная мощность транзисторов

P~ PН RН R5 RН .

Максимальная амплитуда тока нагрузки

IНmax 2PН RН .

Ориентировочное значение напряжения питания одного плеча

Е IНmax RН R5 Uост ,

где остаточное напряжение составляет примерно 1 В, так как коллекторы транзисторов VT2 и VT4 соединены и Uост UБЭ4.

114

11 ОПЕРАЦИОННЫЕ УСИЛИТЕЛИ

11.1 Дифференциальный усилительный каскад

При контроле и измерении многих неэлектрических величин возникает необходимость усиления сигналов очень низких частот. Для этого требуются усилители постоянного тока. УПТ обычно запитывают от двухполярного источника и обеспечивают в точке

покоя Uвых = 0 при Uвх = 0. При построении УПТ невозможно использование разделительных конденсаторов и трансформаторов в

цепи связи между каскадами и с нагрузкой, поэтому применяется непосредственная (гальваническая) связь каскадов.

Усилители постоянного тока имеют специфический недостаток – дрейф нуля, затрудняющий усиление малых напряжений и токов. Дрейф нуля заключается в том, что с течением времени изменяются токи транзисторов и на выходе появляется напряжение в отсутствие входного сигнала. Причины дрейфа – нестабильность источников питания, старение транзисторов, изменение температуры окружающей среды. Нестабильность выходного напряжения УПТ Uвых принципиально не отличается от полезного сигнала.

Величину дрейфа обычно оценивают дрейфом нуля, приведенным ко входу УПТ:

Таким образом, едр – это такой источник, подключение которого ко входу УПТ компенсирует нестабильность выходного напряжения.

Приведенный к входу дрейф нулевого уровня одиночного каскада УПТ на биполярном транзисторе нельзя сделать меньшим UТ, т.е. примерно 2 мВ/К. Введение отрицательной обратной связи не снижает едр, так как, наряду со снижением нестабильности рабочей точки, еще в большей степени уменьшается коэффициент усиления каскада.

Для уменьшения дрейфа, кроме стабилизации питающих напряжений, применяют специальные схемы (рис. 11.1), так называемые дифференциальные или балансные усилительные кас-