Двухтактный выходной каскад на транзисторах одной проводимости

Двухтактный бестрансформаторный каскад на транзисторах разного типа

Каскад на двух транзисторах, имеющих электропроводность раз­ного типа — один р-п-р, а другой п-р-п (рисунок 1.37), представляет собой двухтактную бестрансформаторную схему с однотактным вхо­дом.

Принципиальным отличием её от предыдущей является то, что на базы обоих транзисторов подается один и тот же сигнал. Иначе говоря, возбуждение плеч производится параллельно и синфазно.

Плечи, как и в предыдущей схеме, от двух источников: Е1 и Е2 (либо от выпрямителя, имеющего среднюю точку выпрямленного напряжения Е = Е12).

Коллекторы транзисторов VT1 и VT2 подключаются к источ­никам электропитания, а эмиттеры соединяются вместе , между точ­кой их соединения и точкой соединения Е1 и Е2 (общим прово­дом) включается внешняя нагрузка Rн. Таким образом, сигнал пода­ётся между базой и коллектором каждого транзистора, а нагрузка включена между эмиттером и коллектором, так что оба транзистора работают по схеме с общим коллектором.

Постоянные составляющие коллекторных токов транзисторов проходят через нагрузку в противоположных направлениях и взаим­но компенсируются. Это позволяет считать, что питание транзисто­ров осуществляется последовательно от общего источника с суммар­ным напряжением Е.

Рисунок 1.37 — Двухтактная бестрансформаторный каскад на транзисторах

разного типа ( р-п-р и п-р-п )

Принцип работы схемы следующий. В положительный полупери­од сигнала транзистор VT1 р-п-р закрыт, a VT2 п-р-п открыт него ток в течение этого полупериода проходит через нагрузку и источник Е2. В отрицательный полупериод закрывается VT2 и открывается VT1 ток которого проходит через Rн и источник Е1. Таким образом транзисторы вместе создают в нагрузке обе полуволны сигнала.

Преимущество этой схемы по сравнению с каскадом, построенным на транзисторах одинаковой проводимости, обусловлены, во-первых, однотактным входом, во- вторых, включением транзисторов по схеме ОК.

Первое позволяет упростить предоконечный каскад, поскольку не требуется двух противофазных сигналов.

Включение транзисторов с общим коллектором позволяет полу­чить малое выходное сопротивление и малые нелинейные искаже­ния, а также большое входное сопротивление и высокую стабиль­ность работы. В двухтактной схеме выходное сопротивление полу­чается вдвое меньше Rвых каждого плеча, поскольку они работают на нагрузку параллельно. Это дает хорошее согласование выхода усили­теля и низкоомной нагрузкой.

Основные недостатки схемы — сложность подбора транзисторов
разного типа с одинаковыми предельными параметрами (Рк.пред,
Uк.пред, I к.пред). Особенно усложняется эта задача в каскадах большой мощности.

Схема ОК не дает усиления по напряжению, поэтому на вход нужно подать от предоконечного каскада большое напряжение сиг­нала — большое требуемого напряжения на нагрузке, кроме того, требуется большой ток базы, так что предоконечный каскад должен быть достаточно мощным.

При асимметрии токов покоя транзисторов VT1 и VT2 разност­ный постоянный ток проходит через нагрузку, увеличивая нелиней­ные искажения в громкоговорителе.

Асимметрию токов в нагрузке можно устранить, если последовательно с нагрузкой Rн включить разделительный конденсатор Ср. Вторым достоинством схемы является некоторое упрощение питающего устройства. Вариантом рассмотренной схемы является кас­кад на транзисторах разного типа с одним источником электропита­ния Е (рисунок 1.38).

Рисунок 1.38 — Двухтактная бестрансформаторный каскад на транзисторах

разного типа ( р-п-р и п-р-п ) с одним источником

питания и разделительным конденсатором

Рассмотрим подробнее работу схемы в режиме В. В отрицатель­ный полупериод входного сигнала VT2 закрыт и ток через него не протекает. Открывается VT1 и работает верхнее плечо схемы Коллекторный ток этого транзистора, изменяющийся в те­чение половины периода по синусоидальному закону, проходит от +Е через Rн, Ср, транзистор VТ1 к -Е и заряжает разделительный конденсатор : Iк = iс зар.

В следующий полупериод — положительный транзистор VT1 зак­рыт, ток через него и источник электропитания не протекает. Тран­зистор VT2 открывается и через него разряжается конденсатор Ср. Ток коллектора VT2 в течение этого полупериода изменяется синусоидально в соответствии с входным сигналом и ра­вен разрядному току разделительного конденсатора: Iк= iс раз.

Обе схемы ( рисунок 1.37 и 1.38 )на транзисторах разного типа были для упрощения рассмотрены без элементов, создающих смещения. В то же время

ра­нее говорилось, что при отсутствии смещения получаются искажения типа

центральной отсечки. Поэтому обычно создается небольшое смещение для преодоления порогового напряжения базы. Способы создания смещения и параметрической стабилизации режима в таких схемах имеют свои особенности (рисунок 1.39). В цепи между базами транзисторов VT1 и VT2 (точки б1 и б2) последовательно включены эмиттерные переходы этих транзисторов. Требуемые прямые напряжения на них складываются так. что между базами должно действовать постоянное напряжение Uб1б2, равное удвоенному напряжению смещения одного транзистора. Плюс этого напряжения приложенного к базе транзистора п-р-п, а минус — к базе р-п-р.

Поэтому элементы, создающие смещение, включаются между базами VT1 и VT2 . Это могут быть диоды VD1 и VD2, которые подбираются по параметрам так, чтобы прямое напряжение на диоде было равно требуемому прямому смещению на эмитгерном перехо­де транзистора:

В этом случае температурные зависимости прямого сопротивления диода и эмиттерного перехода транзистора должны быть также
одинаковыми, чтобы осуществлять параметрическую стабилизацию ре­жима.

Вам понравится:  Авдт64 тдм схема подключения

Рисунок 1.39 — Схема создания смещения и параметрической
стабилизации

Прямой ток диодов Iпр и токи базы Iбо, протекающие последо­вательно через эмиттерные переходы VT1 и VT2, в сумме составля­ют ток коллектора предыдущего транзистора VТ3, проходящий через
R.

Сопротивление диодов току сигнала очень мало, поэтому между базами не создается напряжение сигнала, так что в эквивалентных схемах для переменной составляющей тока базы VT1 и VT2 можно считать соединенными вместе.

Вместо диодов для параметрической стабилизации и смещения можно использовать терморезисторы, стабилитроны и транзисторы.

Наилучший результат дает схема параметрической стабилизации с управляемым транзистором VT.

Значительное повышение надёжности и улучшение показателей качества двухтактных усилителей в широких температурных диапазо­нах и при воздействии других дестабилизирующих факторов может быть достигнуто при применении отрицательной обратной связи.

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Источник

Выходные каскады усилителей: двухтактный трансформаторный каскад.

Делитель в цепи базы (R1, R2) задаёт режим работы по постоянному току

T1 T2 – согласующие транзисторы

T2 – выходной транзистор

Двухтактный каскад – каскад, в который включены два однотактны усилительных каскада, работающих на 1 общую нагрузку и управляемых взаимно противофазно одним и тем же усиливаемым колебанием. Двухтактный усилитель состоит из двух половин называемых плечами.

Использование режима А обеспечивает очень малые нелинейные искажения. Режим Б обеспечивает хорошие энергетические показатели(высокая КПД и малую мощность потерь в транзисторах), но он вносит повышенные нелинейные искажения.

46. Выходные каскады усилителей: двухтактный каскад на транзисторах разного типа проводимости. Искажения типа «ступенька» и меры борьбы с ними.

VT1, VT2 – транзисторы разного типа проводимости

В режиме Б появляются искажения типа «ступенька» из-за кривизны начального участка передаточной характеристики.

Для их устранения применяется режим АБ, в котором подаётся небольшое исходное смещение рабочей точки транзистора.

Режим АБ – самый распр. Для двухтактных каскадов, но при малых амплитудах КПД понижается.

Двухтактный бестрансформаторный выходной каскад на транзисторах одного типа проводимости: схема, принцип действия; фазоинверсный каскад.

VT1, VT2 – одного типа проводимости

VT3 выполняет роль фазоинвектора.

Минусы: Низкий коэффициент использования напряжения источника питания

Двухтактный бестрансформаторный выходной каскад на транзисторах разного типа проводимости с улучшенным использованием напряжения питания. Вольтодобавка.

Двухтактный бестрансформаторный выходной каскад на составных транзисторах.

Для повышения выходной мощности в выходных каскадах применяются составные транзисторы.

Для понижения требуемого тока покоя VT1 транзисторы двухтактного каскада делают составными, в них оконечные транзисторы чаще берут одинаковыми с целью унификации.

Двухтактный бестрансформаторный выходной каскад с защитой от короткого замыкания.

Дифференциальный каскад на биполярных транзисторах: схема, принцип действия, основные параметры.

Дифференциальный каскад на биполярных транзисторах.

Обычно +/- Еп одинаковые. И если Uвх близки к нулю, то на эмиттерном сопротивлении падает большое и почти постоянное напряжение, поэтому ток, протекающий через это сопротивление, тоже почти постоянный. Это значит, что мы задали ток эмиттеров. Далее этот ток разделяется на две части, и протекает через два транзистора.

Если сигналы Uвх1 и Uвх2 произвольные, то можно вычислить синфазную и дифференциальную составляющие по формулам:

Для оценки качества дифференциального каскада вводят коэффициент ослабления синфазного сигнала (КООС):

Дифференциальный каскад на биполярных транзисторах: способы повышения входного сопротивления и уменьшения выходного сопротивления (привести схемы).

Источники тока (токовое зеркало).

Здесь использованы два одинаковых транзистора (лучше изготовленных в одном цикле), и через правый, включённый по схеме диода (коллекторный р-п переход закорочен, и остаётся только эмиттерный р-п переход) пропускается прямой ток. Этот ток определяется формулой:

Этот ток ни от чего не зависит. Он постоянен. Но значит и напряжение в его базе и базе соседнего транзистора одинаково и таково, что обеспечивает протекание точно такого же тока и через соседний транзистор:

У нас получилось как бы зеркало: ток, который протекает через правый транзистор, протекает и через левый, отражается. Но этот ток не зависит от напряжения на коллекторе левого транзистора. Значит, у нас получился генератор тока. И очень хороший генератор тока, так как у него очень большое выходное сопротивление, равное дифференциальному сопротивлению коллектора, которое, как мы помним, составляет 100 кОм. 10 МОм. Если использовать такой хороший генератор тока, получится увеличение КООС до 1 000 000 (120 дБ).

Источник

Двухтактный выходной каскад на транзисторах одной проводимости

СХЕМОТЕХНИКА ВЫХОДНЫХ КАСКАДОВ УСИЛИТЕЛЕЙ МОЩНОСТИ

Выходные каскады на базе » двоек «

В качестве источника сигнала будем использовать генератор переменного тока с перестраиваемым выходным сопротивлением ( от 100 Ом до 10,1 кОм ) с шагом 2 кОм ( рис . 3 ). Таким образом, при испытаниях ВК при максимальном выходном сопротивлении генератора (10,1 кОм ) мы в какой — то степени приблизим режим работы испытуемых ВК к схеме с разомкнутой ООС , а в другом (100 Ом ) — к схеме с замкнутой ООС .

Основные типы составных биполярных транзисторов ( БТ ) показаны на рис . 4. Наиболее часто в ВК используется со ставной транзистор Дарлингтона ( рис . 4 а ) на базе двух транзисторов одной проводимости (» двойка » Дарлингтона ), реже — составной транзистор Шиклаи ( рис . 4б ) из двух транзисторов разной проводимости с токовой отрицательной ОС , и еще реже — составной транзистор Брайстона ( Bryston , рис . 4 в ).
» Алмазный » транзистор — разновидность составного транзистора Шиклаи — показан на рис . 4 г . В отличие от транзистора Шиклаи , в этом транзисторе благодаря » токовому зеркалу » ток коллекторов обоих транзисторов VT 2 и VT 3 практически одинаков . Иногда транзистор Шиклаи используют с коэффициентом передачи больше 1 ( рис . 4 д ). В этом случае K П =1+ R 2/ R 1. Аналогичные схемы можно получить и на полевых транзисторах ( ПТ ).

Вам понравится:  Выключатель света на рабочий стол

1.1. Выходные каскады на базе » двоек «. » Двойка » — это двухтактный выходной каскад с транзисторами , включенными по схеме Дарлингтона , Шиклаи или их комбинации ( квазикомлементарный каскад , Bryston и др .). Типовой двухтактный выходной каскад на » двойке » Дарлингтона показан на рис . 5. Если эмиттерные резисторы R3, R4 ( рис . 10) входных транзисторов VT 1, VT 2 подключить к противоположным шинам питания , то эти транзисторы будут работать без отсечки тока , т . е . в режиме класса А .

Посмотрим , что даст спаривание выходных транзисторов для двойки » Дарлингт она ( рис . 13).

На рис . 15 приведена схема ВК , использованная в одном из професс и ональных усилителей .

Менее популярна в ВК схема Шиклаи ( рис . 18) . На первых порах развития схемотехники транзисторных УМЗЧ были популярны квазикомплементарные выходные каскады , когда верхнее плечо выполнялось по схеме Дарлингтона , а нижнее — по схеме Шиклаи . Однако в первоначальной версии входное сопротивление плеч ВК несимметрично , что приводит к дополнительным искажениям . Модифицированный вариант такого ВК с диодом Баксандалла , в качестве которого использован базо — эмиттерный переход транзистора VT 3, показан на рис . 20.

Кроме рассмотренных » двоек «, есть модификация ВК Bryston , в которой входные транзисторы эмиттерным током управляют транзисторами одной проводимости , а коллекторным током — транзисторами другой проводимости ( рис . 22). Аналогичный каскад может быть реализован и на полевых транзисторах , например , Lateral MOSFET ( рис . 24) .

Гибридный выходной каскад по схеме Шиклаи с полевыми транзисторами в качестве выходных показан на рис. 28 . Рассмотрим схему параллельного усилителя на полевых транзисторах ( рис . 30).

В качестве эффективного способа повышения и стабилизации входного сопротивления » двойки » предлагается использовать на ее входе буфер , например , эмиттерный повторитель с генератором тока в цепи эмиттера ( рис . 32 ).

Из рассмотренных » двоек » наихудшим по девиации фазы и полосе пропускания оказался ВК Шиклаи . Посмотрим , что может дать для такого каскада применение буфера . Если вместо одного буфера использовать два на транзисторах разной проводимости , включенных параллельно ( рис . 35) , то можно ожидать дальнейшего улучшения пара метров и повышения входного сопротивления . Из всех рассмотренных двухкаскадных схем наилучшим образом по нелинейным искажениям показала себя схема Шиклаи с полевыми транзисторами . Посмотрим , что даст установка параллельного буфера на ее входе ( рис . 37 ).

Параметры исследованных вы ходных каскадов сведены в табл . 1 .

Анализ таблицы позволяет сделать следующие выводы :
— любой ВК из » двоек » на БТ как нагрузка УН плохо подходит для работы в УМЗЧ высокой верности ;
— характеристики ВК с ПТ на вы ходе мало зависят от сопротивления источника сигнала ;
— буферный каскад на входе любой из » двоек » на БТ повышает входное сопротивление , снижает индуктивную составляющую выхода , расширяет полосу пропускания и делает параметры независимыми от выходного сопротивления источника сигнала ;
— ВК Шиклаи с ПТ на выходе и параллельным буфером на входе ( рис . 37 ) имеет самые высокие характеристики ( минимальные искажения , максимальную полосу пропускания , нулевую девиацию фазы в звуковом диапазоне ).

Выходные каскады на базе » троек «

В высококачественных УМЗЧ чаще используются трехкаскадные структуры : » тройки » Дарлингтона , Шиклаи с выходными транзисторами Дарлинг тона , Шиклаи с выходными транзис торами Bryston и другие комбинации . Одним из самых популярных вы ходных каскадов в настоящее вре мя является ВК на базе составно го транзис тора Дарлингтона из трех транзисторов ( рис . 39). На рис . 41 показан ВК с разветвлением каскадов : входные повторители одновременно работают на два каскада , которые , в свою очередь , также работают на два каскада каждый , а третья ступень включена на общий выход . В результате , на выходе такого ВК работают счетверенные транзисторы .

Схема ВК , в которой в качестве выходных транзисторов использованы составные транзисторы Дарлингтона , изображена на рис . 43. Параметры ВК на рис .43 можно существенно улучшить , если включить на его входе хорошо зарекомендовавший себя с » двойками » параллельный буферный каскад ( рис . 44).

Вариант ВК Шиклаи по схеме на рис . 4 г с применением составных транзисторов Bryston показан на рис . 46 . На рис . 48 показан вариан т ВК на транзисторах Шиклаи ( рис .4 д ) с коэффициентом передачи около 5, в котором входные транзисторы работают в классе А ( цепи термоста билизации не показаны ).

На рис . 51 показан ВК по структуре предыдущей схемы только с единичным коэффициентом передачи . Обзор будет неполным , если не остановиться на схеме выходного каскада с коррекцией нелинейности Хауксфорда ( Hawksford ), приведенной на рис . 53 . Транзисторы VT 5 и VT 6 — составные транзисторы Дарлингтона .

С целью устранения отмеченных выше недостатков схемы рис. 54 и упрощения схемы заменим входной эмиттерный повторитель параллельным повторителем , а резисторы R 1 ( рис . 53) разобьем на 2 резистора ( рис . 55). В точки соединения резисторов ( R 5, R 8 и R 6, R 9) подключим генераторы тока (9 мА ) н а транзисторах VT 1, VT 4. и получим схему изображенную на рисунке .

Заменим выходные транзисторы на полевые транзисторы типа Lateral ( рис . 57

По вышению надежности усилите лей за счет исключения сквозных то ков , которые особенно опасны при кли пировании высокочастотных сиг налов , способствуют схемы антинасыщения выходных транзисторов . Варианты таких решений показаны на рис . 58. Через верхние диоды происходит сброс лишнего тока базы в коллектор транзистора при прибли жении к напряжению насы щен ия . На пряжение насыщения мощных транзисторов обычно находится в пределах 0,5. 1,5 В , что примерно совпадает с падением напряжения на базо-эмиттерном переходе . В первом варианте ( рис . 58 а ) за счет дополнительного диода в цепи базы напряжение эмитте р — коллектор не доходит до напряжения насыщения пример но на 0,6 В ( падение напряжения на диоде ). Вторая схема ( рис . 58б) требует подбора резисторов R 1 и R 2. Нижние диоды в схемах предназначены для быстрого выключения транзисторов при импульсных сигналах . Аналогичные решения применяются и в силовых ключах .

Часто для повышения качества в УМЗЧ делают раздельное питание, повышенное , на 10. 15 В для входного каскада и усилителя на пряжения и пониженное для вы ходного каскада . В этом случае во избежание выхода из строя выходных транзисторов и снижения перегрузки предвыходных необходимо использовать защитные диоды . Рассмотрим этот вариант на примере модификации схемы на рис . 39. В случае повышения входного напряжения выше на пряжения питания выходных транзисторов открываются дополнительные диоды VD 1, VD 2 ( рис . 59 ), и лишний ток базы транзисторов VT 1, VT 2 сбрасывается на шины питания оконечных транзисторов . При этом не допускается повышения входного на пряжения выше уровней питания для выходной ступени ВК и снижается ток коллектора транзисторов VT 1, VT 2.

Ранее , с целью упрощения , вместо схемы смещения в УМЗЧ использовался отдельный источник напряжения . Многие из рассмотренных схем , в частности , выходные каскады с параллельным повторителем на входе , не нуждаются в схемах смещения , что является их дополнительным достоинством . Теперь рассмотрим типовые схе мы смещения , которые представлены на рис . 60 , 61 .

Генераторы стабильного тока. В современных УМЗЧ широко используется ряд типовых схем : диф ференциальный каскад ( ДК ), отражатель тока (» токовое зеркало «), схема сдвига уровня , каскод ( с последова тельным и параллельным питанием , последний также называют » лома ным каскодом «), генератор стабильного тока ( ГСТ ) и др . Их правильное применение позволяет значительно повысить технические характеристики УМЗЧ . Оценку параметров основных схем ГСТ ( рис. 62 — 6 6 ) сделаем с помощью моделирования . Будем исходить из того , что ГСТ является нагрузкой УН и включенпараллельно ВК . Исследуем его свойства с помощью методики , аналогичной исследованиям ВК .

Рассмотренные схемы ГСТ — , это вариант динамической нагрузки для однотактного УН . В УМЗЧ с одним дифференциальным каскадом ( ДК ) для организации встречной динамической нагрузки в УН используют структуру » токового зеркала » или , как его еще называют , » отражателя тока » ( ОТ ). Эта структура УМЗЧ была характерна для усилителей Холтона , Хафлера и др . Основные схемы отражателей тока приведены на рис . 67 . Они могут быть как с единичным коэффициентом передачи ( точнее , близким к 1), так и с большим или меньшим единицы ( масштабные отражатели тока ). В усилителе напряжения ток ОТ находится в пределах 3. 20 мА : Поэтому испытаем все ОТ при токе , например , около 10 мА по схеме рис . 68.

Результаты испытаний приве дены в табл . 3 .

В качестве примера реального усилителя предлагается схема усилителя мощности S. BOCK , опубликованная в журнале Радиомир, 201 1 , № 1, с. 5 — 7; № 2, с. 5 — 7 Radiotechnika №№ 11, 12/06

Целью автора было построение усилителя мощности , пригодного как для озвучивания » пространства » во время прадничных мероприятий , так и для дискотек . Конечно , хотелось , чтобы он умещался в корпусе сравнительно небольших габаритов и легко транспортировался . Еще одно требование к нему — легкодоступность комплектующих . Стремясь достичь качества Hi — Fi , я выбрал комплементарно — симметричную схему выходного каскада . Максимальная выходная мощность усилителя была задана на уровне 300 Вт ( на нагрузке 4 Ом ). При таком мощности выходное напряжение составляет примерно 35 В . Следовательно для УМЗЧ необходимо двухполярное питающее напряжение в пределах 2×60 В . Схема усилителя приведена на рис . 1 . УМЗЧ имеет асимметричный вход . Входной каскад образуют два дифференциальных усилителя .

А. ПЕТРОВ , Радиомир, 201 1 , №№ 4 — 12

Источник

Вам понравится:  Генератор г250д2у хл схема подключения
Оцените статью
Частотные преобразователи