Выбор схемы выходного каскада

Мощный выходной каскад является основным потребителем энергии. Он вносит основную часть нелинейных искажений, поэтому при выборе и проектировании выходного каскада основное внимание обращают на возможность получить наибольший КПД и малые нелинейные искажения.

Нелинейные искажения для мощных транзисторных каскадов обусловлены зависимостью h21б или h21э от режима работы, нелинейностью характеристик Iэ(Uэб) или Iб(Uэб), а также нелинейностью характеристик намагничивания магнитной системы трансформатора, часто используемого для согласования выходного каскада с нагрузкой.

Транзисторные выходные каскады выполняют однотактными и двухтактными, причем полевые транзисторы в мощных выходных каскадах, как правило, не используют вследствие малой допустимой мощности рассеяния.

Активные элементы в усилителях мощности могут работать в режимах А, В или АВ. Для создания мощных выходных каскадов используют схемы с ОЭ, ОБ и ОК.

Однотактные выходные каскады обычно работают в режиме А. При их создании используют все три схемы включения транзисторов. Для согласования нагрузки с выходным каскадом иногда применяют трансформаторы, которые, обеспечивая высокий КПД, существенно ухудшают его частотные характеристики.

В связи с тем, что КПД однотактных выходных каскадов в режиме А меньше 0.5, в мощных выходных каскадах часто используют двухтактные выходные каскады, которые работают в режиме В или АВ. Применяются все три схемы включения транзисторов: с ОБ, ОЭ, ОК. Двухтактные выходные каскады можно подразделить на каскады с согласующими выходными трансформаторами и без трансформаторные выходные каскады.

В трансформаторных каскадах удается, как правило, получать лучшее согласование каскада и нагрузки, легче получить требуемую температурную стабильность. Они являются классическими схемами, обеспечивающими большую мощность. Недостаток их - наличие громоздких трансформаторов и значительные нелинейные и частотные искажения.

Без трансформаторные мощные выходные каскады в последнее время получают все более широкое распространение. Они позволяют осуществить непосредственную связь с нагрузкой, что дает возможность обойтись без громоздких трансформаторов и разделительных конденсаторов, имеют хорошие частотные и амплитудные характеристики, легко могут быть выполнены по интегральной технологии. Кроме того, отсутствие частотно-зависимых элементов в цепях связи между каскадами позволяет вводить глубокие общие отрицательные ОС как по переменному, так и по постоянному току, что существенно улучшает характеристики преобразования всего устройства. При этом обеспечение устойчивости всего устройства может быть достигнуто путем введения простейших корректирующих цепей.

Без трансформаторные мощные выходные каскады собирают в основном по двукратным схемам на транзисторах, работающих в режиме В или АВ и включенных по схемам с ОЭ или ОК. В этих схемах возможно сочетание в одном каскаде либо одинаковых транзисторов, либо транзисторов с разным типом электропроводности (p-n-p и n-p-n), носят название каскадов с дополнительной симметрией.

Рассмотрев все вышесказанное, в качестве мощного выходного каскада выберем без трансформаторный мощный выходной каскад по двухтактной схеме на транзисторах работающих в режиме АВ (рис.1.1).

Рис. 1.1 - Схема усилителя мощности класса АВ

Составные транзисторы VT2-VT4 и VT3-VT5 (схема Дарлингтона) образуют комплементарный эмиттерный повторитель. Цепь смещения, содержащая источники тока Io и транзистор VT1, обеспечивают класс АВ выходных транзисторов.

В качестве усилителя мощности была выбрана схема мостового усилителя мощности (рис 1.2).

Класс АВ является самым выгодным для построения УМ. Т.к. класс АВ экономичнее, чем класс А и его коэффициент линейных искажений меньше, чем у класса В, поэтому в качестве каскада выбираем класс АВ.

Рис. 1.2 - Мостовой усилитель мощности

Использование мостовой схемы усилителя мощности обусловлено ограниченным напряжением питания.

Не инвертирующий усилитель мощности DA1 и ВК1 и инвертирующий усилитель DA2 и ВК2 с равными по модулю коэффициентами работают на общую нагрузку, напряжение на которой удваивается за счет суммирования сигналов. Идентичные каскады ВК1 и ВК2 в мостовой схеме проектируются на исходные данные:

усилитель каскад транзистор питание

Статья в тему

Центр электронных технологий и технической диагностики технологических сред и твердотельных структур
Целью производственной практики является приобретение профессиональных навыков, закрепление и углубление теоретических навыков в области проектирования и технологии изготовления РЭС, применение полученных знаний при решении конкретных задач проектирования РЭС и технологических процес ...