Определение двухтактного каскада, простейшая трансформаторная схема и режимы работа транзисторов

I. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Определение двухтактного каскада, простейшая трансформаторная схема и режимы работа транзисторов

Двухтактным называется усилительный каскад, в кото­ром объединены два однотактных каскада, работающих на одну общую нагрузку и управляемых взаимно противофазно одним и тем же усиливаемым колебанием, В соответствии с этим двухтактный каскад состоит из двух половин, называемых пле­чами. Выходные колебания плеч взаимно вычитают, чтобы они суммиро­вались в нагрузке несмотря на противофазное управление. В одних схемах суммируются напряжения, а в других - токи. В любом случае выходные мощности плеч складываются. Благодаря противофазному уп­равлению и вычитанию происходит частичная компенсация нелинейных искажений, вносимых плечами, и получаются некоторые другие преи­мущества.

Принципиальная схема двухтактного трансформаторного каскада (рис.1,а) симметрична и состоит из двух одинаковых плеч. Первое

 

Рис.1

плечо выходной цепи каскада образуют выходная цепь транзистора VTI (промежуток коллектор-эмиттер) и соединенная последовательно с ней верхняя половина первичной (I) обмотки выходного трансформатора Т2. Аналогично VT2 и вторая половина I обмотки Т2 образуют второе плечо. Источник питания с напряжением Еп, общий для обоих плеч, включен между точкой соединения транзисторов и средней точкой I обмотки выходного трансформатора. Ко II обмотке последнего подклю­чено сопротивление нагрузки каскада RH - Направления коллекторных токов транзисторов iM и 1К2 на схеме показаны стрелками.

Первичная обмотка входного трансформатора TI подключена к источнику усиливаемых колебаний. С двух половин II обмотки Т1 на базы транзисторов относительно эмиттеров подаются два переменных вход­ных напряжения, равные по амплитуде, но противоположные по фазе. Поскольку трансформатор TI выдает два напряжения, одно из которых имеет противоположную фазу, т₀е. инвертировано относительно второго, то он называется фазоинверсным. Кроме переменных напряжений, на базы транзисторов может быть подано постоянное напряжение смещения Е_ом отпирающей полярности. На рис.1,а транзисторы включены по схеме с общим эмиттером (ОЭ).

В зависимости от величины смещения транзисторы могут работать в различных режимах. Если смещение таково, что исходная рабочая точка находится в средней части динамической характеристики тран­зистора (входной, передаточной) или линии нагрузки, то такой режим называется режимом А. Положение рабочей точки в этом режиме на пе­редаточной характеристике показано на рис.1,6 (точка А). Здесь ток транзистора протекает в течение всего периода колебания.

В режиме В рабочая точка выбирается в самом начале передаточ­ной характеристики (рис.1б). Здесь Eсм и ток покоя каждого тран­зистора равны нулю (остаточным током мы пренебрегаем), и транзистор пропускает (усиливает) полуволны только одной полярности.

Режим АВ является промежуточным. Исходная рабочая точка в этом режиме выбирается в средней части начального криволинейного участка передаточной характеристики, а ток через каждый транзистор протекает больше половины периода.

Контрольные вопросы

1. Изобразите простейшую схему двухтактного трансформаторного каскада.

2. В каких режимах могут работать его транзисторы?

 

Рис.2

Через источник питания токи и 1 протекают в одном и том же направлении. Поэтому полный ток питания (рис.2,в)

(3)

Он не содержит тока с частотой ωусиливаемого колебания. Поэтому напряжение c частотой ω не создается на внутреннем сопротивлении источника питания и не поступает на предыдущие каскады, что ослабляет паразитную обратную связь в многокаскадном усилителе.

Коллекторные токи транзисторов протекают через половины первичной обмотки выходного трансформатора в противоположных направлениях. Поэтому магнитный поток в его сердечнике пропорционален разности токов

(3)

и не содержит постоянной составляющей: постоянные составляющие кол­лекторных токов создают равные и противоположно направленные маг­нитные потоки, которые взаимно компенсируются. Отсутствие постоянного подмагничивания магнитопровода выходного трансформатора повышает его действующую магнитную проницаемость, что позволяет уменьшить размеры трансформатора.

Амплитуда разностного тока в (3) равна сумме амплитуд переменных составляющих токов коллекторов отдельных плеч. Поэтому мощности выходных колебаний плеч в магнитном потоке, а значит, и в нагрузке R_н складываются.

Важным достоинством двухтактного каскада являются пониженные нелинейные искажения, что обусловлено взаимной компенсацией влияния кривизны передаточных характеристик плеч, происходящей благодаря противофазности управления ими и вычитанию. Со спектральной точки зрения это выражается в, отсутствии четных гармоник в выходном токе и напряжении каскада. В самом деле, из-за кривизны передаточной ха­рактеристики ток транзистора имеет не совсем синусоидальную форму, т.е. содержит не только первую, но и высшие гармоники частоты усиливаемого колебания. Тогда вместо (1) получим

(4)

Здесь начальные фазы всех гармоник для простоты приняты равными нулю.

Колебание на вход второго транзистора подается противоположным по знаку, а для синусоидального колебания это эквивалентно сдвигу во времени на полпериода. Поэтому первые гармоники коллекторных токов имеют взаимно противоположные знаки. Но сдвиг на полпериода первой гармоники является сдвигом на целый период второй гармоники. Значит, вторая гармоника тока сдвинута по фазе относительно второй гармоники тока на 360° (на период), т.е. по существу имеет ту же фазу. Продолжая аналогичные рассуждения для остальных гармоник, с учетом (4) получаем

(5)

Тогда разность коллекторных токов

(6)

Следовательно, магнитный поток и напряжение на нагрузке, пропорци­ональные разности , не содержат четных гармоник, хотя последние и имеются в коллекторных токах каждого из транзисторов. Компенсация четных гармоник происходит в магнитном потоке.

Достоинством двухтактного каскада является также его слабая чувствительность к пульсациям питающего напряжения (обусловленным недостаточным сглаживанием выпрямленного напряжения). Пульсации напряжения питания создают равные и противоположно направленные пульсации магнитного потока, которые взаимно уничтожаются.

Рассмотренные достоинства присущи двухтактным каскадам также в режимах В и АВ.

Режим В. В этом режиме ток покоя равен нулю, что уже предопределяет пониженный расход тока питания. Каждый транзистор здесь работает только в течение половины периода колебания. Вторую половину периода он тока от источника питания не потребляет. Это обусловливает повышенный КПД каскада в режиме В.

Изобразим временное диаграммы токов и напряжений, считая пере­даточные характеристики транзисторов линейными, а усиливаемое коле­бание синусоидальным.

Рис.3

В режиме В напряжение смещения равно нулю, а напряжения на базах относительно эмиттеров синусоидальны и противофазны (рис.3,а и б). В течение положительных полуволн транзисторы открываются и пропускают полуволны токов баз и коллекторов (рис.3,в и г), т.е. транзисторы работают с отсечкой коллекторного тока, причем угол отсечки^*) равен 90°. Через источник питания Е_п протекает его ток , равный сумме токов коллекторов (рис.3,д).

В режиме В транзисторы работают строго поочередно: в один полу­период магнитный поток сердечника выходного трансформатора создается током первого транзистора, а в другой - током второго. Поэтому несмотря на отсечку токов, магнитный поток, а значит, и выходное напряжение синусоидальны.

Напряжения на коллекторах относительно эмиттеров (рис.3,е и ж) так же, как и в режиме А содержат постоянные и переменные составляющие, причем последние взаимно противофазны. В течение нерабочих полупериодов транзистора напряжение на его коллекторе не остается неизменным потому, что трансформируется из обмотки второго (работающего) плеча. При максимальной амплитуде пиковые значения напряжений на коллекторах в нерабочие полупериода приближаются к величине 2Е_П.

Недостатком классической двухтактной схемы (рис.1,а) при работе в режиме В является то, что в любой полупериод колебания работает только I одна половина обмотки выходного трансформатора. Вторая половина не используется, т.е. напрасно занимает место. Это ухудшает качественные показатели трансформатора.

 

 

*) Напомним, что углом отсечки называется половина длительности импульса тока транзистора, выраженная в единицах текущей фазы ωt

импульса тока транзистора (радианах или градусах).

 

Режим АВ. В реальных усилителях режиму В присущи нелинейные искажения типа "центральная ступенька", когда выходное колебание в местах перехода его через нуль приобретает искривления наподобие ступенек (рис.4,а). Эти искажения вызываются пониженными уси­лительными свойствами транзисторов при малых токах.

Рис.4

 

Для их устранения применяется режим АВ, в котором исходные рабочие точки транзисторов выбираются не в самом начале передаточ­ных характеристик. На рис.4,б последние построены во взаимно противоположных направлениях и совмещены по входному напряжению U_бэ в исходных рабочих точках А и А'. Это сделано для упрощения построения передаточной характеристики разностного тока (точнее - разности токов). Она оказывается прямой (наклонная штриховая линия), благодаря чему на диаграмме тока ступенек не возникает. Значит, не будет их и в выходном напряжении. Здесь при малых токах работают оба плеча, подобно режиму А. При больших амплитудах транзисторы работают с отсечкой коллекторных токов, как и в режиме В, но длительность импульсов тока больше половины периода, т.е. угол отсечки больше 90°.

В режиме АВ токи покоя транзисторов не равны нулю. Из-за этого КПД получается несколько ниже, чем в режиме В. однако весьма незначительно. Режим АВ на практике находит наибольшее применение, так как дает небольшие нелинейные искажения, а по КПД лишь незначительно уступает режиму В.

Следует отметить, что нелинейные искажения двухтактного каска­да в режимах В и АВ получаются больше, чем в режиме А, так как здесь взаимная компенсация кривизны передаточных характеристик от­дельных транзисторов либо совсем отсутствует (режим В), либо наблю­дается только на начальных участках (режим АВ). В режиме А компен­сация кривизны характеристик происходит на всей их длине, а началь­ные криволинейные участки совсем не используются. Поэтому нелиней­ные искажения получаются очень малыми.

Контрольные вопросы

1. Почему входные напряжения на транзисторы двухтактного каскада нельзя подавать в одинаковой фазе?

2. Докажите, что на выходе двухтактного каскада отсутствуют четные гармоники частоты усиливаемого колебания.

3. Изобразите осциллограммы токов и напряжений двухтактного каскада в режиме В.

4. В чем причина нелинейных искажений типа "центральная сту­пенька", присущих режиму В? Почему их нет в режиме АВ?

 

 

Рис.5

В Здесь - сопротивление нагрузки одного транзистора для переменного тока. Для его нахождения мысленно разорвем провод источника питания. Схема для переменного тока от этого не нарушится, так как в режиме А через источник питания Еп переменный ток не протекает. Но после разрыва входное сопротивление идеального трансформатора Т2 между крайними выводами I обмотки, как известно из теории цепей,

где - коэффициент трансформации выходного трансформатора, равный отношению числа витков вторичной обмотки к числу витков всей первичной. Это является сопротивлением нагрузки двух транзисторов, соединенных последовательно и работающих одновременно. Поэтому на один транзистор в режиме А приходится вдвое меньшее сопротивление нагрузки

(7)

Для более полного использования питающего напряжения, т.е. I для получения максимально возможной амплитуды выходного колебания рабочая точка А выбирается так, чтобы ограничение положительных и отрицательных полуволн наступало одновременно. Тогда максимальная выходная мощность (обоих плеч в сумме)

,

т.е. равна удвоенной площади любого из заштрихованных треугольников на рис.5,а.

Перейдем к построению нагрузочной прямой одного из транзисторов двухтактного каскада, работающего в режиме В. В этом режиме транзисторы работают строго поочередно, т.е. вовремя работы одного транзистора второй закрыт и поэтому вторая половина I обмотки выходного трансформатора оказывается отключенной. Следова­тельно, сопротивление коллекторной нагрузки одного (работающего) транзистора равно входное сопротивлению трансформатора Т2 между выводами половины его Т обмотки при отключенной второй половине:

,

где - коэффициент трансформации одного плеча выходного трансформатора. Учитывая, что для режима В получим

(8)

Под углом строим нагрузочную прямую АВ(рис.5, б). Рабочая точка А здесь располагается на оси абсцисс. Ток коллекто­ра в ней равен нулю, а напряжение на коллекторе равно Eп. Макси­мальная выходная мощность каскада

т.е. численно равна площади заштрихованного треугольника ACD.

Контрольные вопросы

1. Как строятся нагрузочные прямые транзистора для режимов А и В?

2. Как связан угол наклона с сопротивлением нагрузки каскада?

3. Как по нагрузочной прямой определить выходную мощность в режиме А и В?

 

Рис.6

 

имеет максимум при U_mк, т.е. в режиме покоя. В этом случае выходная мощность каскада равна нулю и вся мощность, потребляемая от источника питания, тратится на нагрев транзисторов. Поэтому состояние покоя является самым тяжелым тепловым режимом транзисторов. В режиме.А энергетические показатели двухтактного каскада такие же, что и однотактного.

В режиме В КПД определяется по общей формуле: . В каждой полупериод нагрузка транзисторов представлена сопротивлением одного (работающего) плеча и через нее протекает полуволна синусоидального тока о амплитудой . Поэтому выходная мощность каскада

Среднее значение тока питания каскада (рис.3,д) вычисляется путем деления площади под кривой тока за период на длину периода. Но благодаря повторяемости отрезков кривой усреднение достаточно провести только для четверти периода (рис.7,а).

 

Рис.7

Площадь запишем через определенный интеграл, а для упрощения его вычисления вместо текущего времени t используем текущую фазу . Тогда из рис.7,а среднее значение суммарного тока питания двух плеч

Мощность питания каскада, средняя за период,

(12)

 

а КПД выходной цепи транзисторов

(13)

где коэффициент использования напряжения питания. В режиме В КПД пропорционален амплитуде усиливаемого колебания. Его максимальное значение равно π/4 или 78,5%. Выигрыш в КПД по сравнению с режимом А при максимальной амплитуде составляет примерно 1,5 раза. При малых амплитудах выигрыш намного больше. Например, при радиовещательных сигналах их амплитуда в среднем составляет лишь 30% от максимальной и выигрыш по КПД в режиме В из сравнения выражений (11) и (13) получается более 5 раз. Повышенный КПД и отсутствие тока покоя обеспечивают экономичность питания и делают целесообразным применение двухтактных каскадов в режиме в (на практике - близком к В) даже в маломощных усилителях с питани­ем от батарей.

На рис.7,б по формулам для и (в них ) построены графики зависимости мощностей от и от . Мощность потерь на коллекторах , в отличие от режима А здесь имеет максимум при некотором промежуточном значении амплитуды. Можно показать, что соответствующее значение ,а величина максимума

Где - максимальная выходная мощность идеальных транзисторов (не имеющих остаточных напряжений).

 

Контрольные вопросы

1. Выведите формулы ШЩ двухтактного каскада в режимах А и В. Постройте графики зависимости КЦД от

2. Постройте для режимов А и В зависимости мощностей , и от амплитуда колебания. Объясните ход кривых при помощи простейших формул и предельных значений КПД

 

Рис.8

Этот искаженный ток i_нам создает соответствующее падение напряжения на внутреннем сопротивлении R эквивалентного генератора. Из-за несинусоидальной формы U_r при синусоидальном U₁ будет искажена ЭДСе. В действительности мы задаем синусоидальное е. Поэтому искажено U₁, а значит, и напряжение на вторичной обмотке U₂. При уменьшении амплитуды входного напряжения либо при повышении частоты, ток i_нам а значит, и магнитный поток уменьшаются по амплитуде, нелинейная часть кривой намагничивания не используется эти искажения исчезают.

Для устранения описанных искажений надо уменьшать плотность магнитного потока (т.е. индукцию) в магнитопроводе. Этого можно достигнуть либо увеличением площади сечения магнитопровода, либо увеличением числа витков первичной обмотки (для сохранения прежнего коэффициента трансформации при этом придется увеличить и число витков вторичной обмотки), либо отказом от работы на очень низких частотах.

В трансформаторах, работающих с отсечкой тока в первичной об­мотке (каскада в режиме В или АВ), из-за паразитных колебательных контуров, образованных индуктивностями рассеяния и межвитковыми емкостями, в начале и в конце каждой полуволны тока коллектора возникают выбросы напряжения на первичной обмотке, как показано на рис.8б. В результате суммирования соседних полуволн полное выходное напряжение имеет выбросы в начале каждого полупериода (рис.8в). При повышении частоты амплитуда выбросов увеличивается. Но индук­тивность рассеяния первичной обмотки не сцеплена потоком с витками вторичной обмотки. Поэтому выбросы передаются в нагрузку значительно ослабленными.

Контрольные вопросы

1. Как нелинейность кривой намагничивания магнитопровода при­водят к нелинейным искажениям сигнала?

2. Какие искажения возникают из-за индуктивностей рассеяния первичной обмотки трансформатора?

 

 

Рис.9

С двух одинаковых вторичных обмоток фазоинверсного трансформатора TI на входы транзисторов подаются два взаимно противофазных напряжения (их противофазность достигается перекрещиванием выводов одной из обмоток). Это обеспечивает поочередную работу транзисторов (режим В), так как исходное смещение не подается. В каждом плече применен свой источник питания с напряжением Еп/2. Для обеспечения в соседние полупериоды взаимопротиположных направлений тока нагрузки Rн один из ее выводов подключен к разнополярным выводам источников питания. Другой вывод подключен к транзисторам. Пути токов в разные полупериоды показаны стрелками. Форма токов коллекторов, протекающих через источники питания плеч, соответствует i_к1 и i_к2 на рис.3в и г. Транзисторы включены по схеме с ОЭ.

Здесь источники питания плеч соединены последовательно и образуют один источник со средней точкой. Но ее можно не выводить, если последовательно с Rн включить конденсатор С достаточно большой емкости (рис. 9б). Работа каскада от этого не нарушится, так как протекает только переменный ток. Цепь нагрузки с конденсатором можно подключить не к средней точке источника, а к одному из его полюсов (рис. 9б).

В последней схеме напряжение источника Еп делится между транзисторами поровну. Поэтому разделительный конденсатор С заряжен до напряжения Еп/2. Он выступает в роли источника питания в полупериод работы транзистора VT2. в полупериод работы VТ1 конденсатор включается последовательно с источником Еп, а их напряжения вычитаются, и итоговое напряжение питания верхнего плеча Еп-Ес=Еп/2, т.е. такое же, как и нижнего плеча. Пути коллекторных токов показаны стрелками. Если включить делители напряжений из резисторов R1 - R4 для подачи начального смещения на транзисторы, то последние будут работать в режиме АВ или даже А.

Недостатком бестрансформаторных каскадов является то, что если Rн мало, то усиление каскада по напряжению, а значит, и по мощности, оказывается малым. Аналогичные потери усиления наб­людаются и в фазоинверсном каскаде, если он бестрансформаторный. Из-за пониженного усиления в бестрансформаторных усилителях приходится делать большее число каскадов, чтобы общий коэффициент усиления был равен требуемому.

 

Рис.9

Если на рис. 9 транзисторы взять взаимно противоположных типов прово­димости, так чтобы они соединялись эмиттерами, то получим схему рис.10, не требующую фазоинверсного трансфор­матора TI. Здесь обоими транзисторами управляют одним и тем же входным напряжением. По своей структуре такой каскад является эмиттерным повторителем, и поэтому коэффициент пере­напряжению меньше единицы. Резистивный делитель R1-R4 служит для подачи начального смещения на транзисторы с целью перевода их в режим АВ. В качестве суммарного напряжения смещения двух транзисторов используется падение напряжения на R2+R3. Конденсатор С1 (как и С2) является разделительным. Во время работы напряжение на нем не изменяется, так как входной ток каскада (он в основном состоит из токов баз транзисторов) протекает в разные полупериоды в различных направлениях.

Контрольные вопросы

1. Расскажите, как работает каскад по схеме рис. 9,б.

2. Каковы преимущества и недостатки каскадов усиления мощности с бестрансформаторным выходом?

Дополнительная литература

1. Ногин В.Н. Аналоговые электронные устройства. - М.: Радио и связь, 1992. С.123 - 129.

2. Павлов В.Н., Ногин В.Н. Схемотехника аналоговых электронных устройств. - М.: Радио и связь, 1997. Телеком, 2001, С.136-143.

3. Остапенко Г.С. Усилительные устройства. - М.: Радио и связь, 1989. С.245 - 268.

 

 

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

I. Краткое описание схемы лабораторного макета

Двухтактный каскад усиления мощности выполнен на низкочастотных германиевых сплавных транзисторах средней мощности типа П214, включенных по схеме с ОЭ. На схеме Т1 - фазоинверсный, а Т2 - выходной трансформатор, нагруженный на сопротивление нагрузки Rн=4 Ом.

 

Рис. 11

По постоянному току транзисторы включены по схеме эмиттерной стабилизации. Стабилизирующие резисторы R7-R9 создают отри­цательную обратную связь.

Переключатель S1 устанавливает режим работы каскада. В первых двух положениях он работает в режиме АВ, но в зависимости от положения переключателя меняется эквивалентное внутреннее со­противление генератора (источника) Rг входного сигнала, которое составляет 50 или 200 Ом. Выходное сопротивление звукового генератоpa ГЗ-109 (подключаемого к зажимам 1-2), пересчитанное к половине обмотки Т1, очень мало. Поэтому Rг приблизительно равно сумме R5 и добавочного сопротивления в цепи базы одного транзистора. В первом и втором положениях переключателя S1 смещение на базах транзисторов регулируется потенциометром R3. В третьем положении каскад работает в режиме А.

Для измерения тока, потребляемого коллекторными цепями, включен миллиамперметр РА. Он расположен на передней панели источника штанин. Рядом с ним находится вольтметр, показывающий напряжение питания Еп. К зажимам 5-6 подключается электронный вольтметр B3-41, измеряющий переменное напряжение на половине ТI обмотки выходного трансформатора. К зажимам 3-4 подключаются измеритель нелинейных искажений типа C6-1 и электронный осциллограф. За­жим 7 позволяет подавать на осциллограф напряжение с резистора R9, совпадающее по форме с суммарным током питания двух транзисторов.

 

2. Сравнение режимов В и АВ (изучение роли смещения)

1. Поставить переключатель S1 в положение 50 Ом.

2. Включить источник питания и другие приборы.

3. Установить на звуковом генераторе ГЗ-109 частоту 1 кГц, а его выходное напряжение таким, чтобы вольтметр B3-41, подключен­ный к зажимам 5-6, показывал 2,5 В.

4. Регулируя смещение транзисторов потенциометром R3, наблю­дать на осциллографе за изменением формы выходного напряжения.

5. Установить смещение, обеспечивающее минимум нелинейных искажений типа "ступенька".

6. Временно отключив штеккер кабеля генератора от гнезда входа макета, измерить (на пределе измерения 150 мА) и записать оптимальное значение тока покоя коллекторов.

7. Зарисовать осциллограммы выходного напряжения при минимальном и оптимальном смещении (при зарисовке здесь и в дальнейшем на экране надо уместить примерно 2 периода колебания).

 

3. Исследование влияния Rг на нелинейные искажения

1. Включить Rг = 50 Ом (S1 в положении 50). Установить выходное напряжение на ГЗ-109 таким, чтобы вольтметр B3-41 на зажимах 5-6 показывал 3 В.

2. Наблюдать на осциллографе форму выходного напряжения. Регу­лятором смещения установить минимум "ступеньки" на осциллограмме. Убедиться, что скаты синусоиды близки к прямой линии. Это свидетельствует о наличии искажений, вызываемых нелинейностью входных характеристик транзисторов и проявляющихся ввиду малого Rг (50 Ом).

Зарисовать осциллограмму.

3. Включить Rг = 200 Ом и убедиться в отсутствии таких искажений.

 

Режим А.

1. По табл.2 для режима А построить график зависимости Iп(U) на том же рисунке, что и для режима АВ.

2. Для максимального значения U вычислить КПД выходной цепи транзисторов

Здесь по последнему столбцу табл. 2 сначала находят мощность питания и выходную мощность каскада

 

Где Rвх.т = 256 Ом - входное сопротивление выходного трансформатора между выводами всей первичной обмотки, т.е. точками подключения коллекторов.

 

Содержание отчета. Принципиальная схема макета, названия заданий, осциллограммы, таблицы, графики. При сдаче отчета уметь объяснить полученные результаты. Отчет пишется каждым ст./

I. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Определение двухтактного каскада, простейшая трансформаторная схема и режимы работа транзисторов

Двухтактным называется усилительный каскад, в кото­ром объединены два однотактных каскада, работающих на одну общую нагрузку и управляемых взаимно противофазно одним и тем же усиливаемым колебанием, В соответствии с этим двухтактный каскад состоит из двух половин, называемых пле­чами. Выходные колебания плеч взаимно вычитают, чтобы они суммиро­вались в нагрузке несмотря на противофазное управление. В одних схемах суммируются напряжения, а в других - токи. В любом случае выходные мощности плеч складываются. Благодаря противофазному уп­равлению и вычитанию происходит частичная компенсация нелинейных искажений, вносимых плечами, и получаются некоторые другие преи­мущества.

Принципиальная схема двухтактного трансформаторного каскада (рис.1,а) симметрична и состоит из двух одинаковых плеч. Первое

 

Рис.1

плечо выходной цепи каскада образуют выходная цепь транзистора VTI (промежуток коллектор-эмиттер) и соединенная последовательно с ней верхняя половина первичной (I) обмотки выходного трансформатора Т2. Аналогично VT2 и вторая половина I обмотки Т2 образуют второе плечо. Источник питания с напряжением Еп, общий для обоих плеч, включен между точкой соединения транзисторов и средней точкой I обмотки выходного трансформатора. Ко II обмотке последнего подклю­чено сопротивление нагрузки каскада RH - Направления коллекторных токов транзисторов iM и 1К2 на схеме показаны стрелками.

Первичная обмотка входного трансформатора TI подключена к источнику усиливаемых колебаний. С двух половин II обмотки Т1 на базы транзисторов относительно эмиттеров подаются два переменных вход­ных напряжения, равные по амплитуде, но противоположные по фазе. Поскольку трансформатор TI выдает два напряжения, одно из которых имеет противоположную фазу, т₀е. инвертировано относительно второго, то он называется фазоинверсным. Кроме переменных напряжений, на базы транзисторов может быть подано постоянное напряжение смещения Е_ом отпирающей полярности. На рис.1,а транзисторы включены по схеме с общим эмиттером (ОЭ).

В зависимости от величины смещения транзисторы могут работать в различных режимах. Если смещение таково, что исходная рабочая точка находится в средней части динамической характеристики тран­зистора (входной, передаточной) или линии нагрузки, то такой режим называется режимом А. Положение рабочей точки в этом режиме на пе­редаточной характеристике показано на рис.1,6 (точка А). Здесь ток транзистора протекает в течение всего периода колебания.

В режиме В рабочая точка выбирается в самом начале передаточ­ной характеристики (рис.1б). Здесь Eсм и ток покоя каждого тран­зистора равны нулю (остаточным током мы пренебрегаем), и транзистор пропускает (усиливает) полуволны только одной полярности.

Режим АВ является промежуточным. Исходная рабочая точка в этом режиме выбирается в средней части начального криволинейного участка передаточной характеристики, а ток через каждый транзистор протекает больше половины периода.

Контрольные вопросы

1. Изобразите простейшую схему двухтактного трансформаторного каскада.

2. В каких режимах могут работать его транзисторы?