Усилители B класса
Усилители мощности, работающие в режиме B обладают многими достоинствами такими как высокий КПД, высокая выходная мощность и температурная стабильность. Однако большого распространения они не получили из-за существенного недостатка:
Как известно в усилителях такого класса выходные транзисторы работают без базового смещения, то есть ток покоя у них практически равен нулю, что и обеспечивает высокую температурную стабильность. Но в то- же время без базового смещения они не могут работать с малыми сигналами: ведь для открытия, к примеру, кремниевого транзистора требуется базовое напряжение 0,6 Вольт, следовательно сигнал с меньшей амплитудой будет просто «отсеиваться», что приведет к нелинейным искажениям.
В журнале «Радио» №3 за 1991г (стр 53) было предложено довольно интересное решение этой проблемы:
по мнению автора, все дело в том, что транзисторы в усилителях B-класса используются неправильно: по сути транзистор является усилителем тока, а его заставляют работать как усилитель напряжения.
В усилителях напряжения сигнал на транзистор подается от источника с малым внутренним сопротивлением, то есть от генератора напряжения. В результате все напряжение сигнала падает на входном сопротивлении транзистора и ток его базы чрезвычайно мал и работать транзистор сможет лишь тогда, когда уровень входного сигнала превысит порог открывания транзистора.
Если- же применить источник сигнала с большим внутренним сопротивлением (генератор тока), тогда ток в базовой цепи транзистора будет уже мало зависить от входного сопротивления и определяться в основном внутренним сопротивлением источника.
Опираясь на это были разработаны схемы усилителей мощности, работающих в режиме B.
Схема первая: на транзисторах:
Основные характеристики усилителя:
Выходная мощность- 15 Ватт при нагрузке 4 Ома.
Входное сопротивление: 2 кОм
Коэффициент усиления: 3,3
Усилитель состоит из трех каскадов: входной (на транзисторах VT1, VT2), предвыходной: VT3, VT4 и оконечный на транзисторах VT5, VT6.
Во входном каскаде транзисторы включены таким образом, что внутреннее сопротивление каскада очень большое- порядка 0,5 мОм и поэтому весь сигнал практически без и потерь поступает в предоконечный каскад.
Предоконечный каскад на транзисторах VT3, VT4 так-же имеют большое внутреннее сопротивление за счет того, что они включены по схеме с ОЭ и имеют глубокую ООС (резистор R12), таким образом они являются генератором тока для транзисторов оконечного каскада.
Нетрудно заметить что весь усилитель как- бы разделен на две половины, усиливающих только определенную полуволну сигнала. На выходе эти усиленные сигналы складываются и на нагрузке выделяется напряжение, пропорциональное коллекторным токам транзисторов VT5, VT6.
Таким образом оконечным результатом работы усилителя является усиление по напряжению, хотя все каскады работают в режиме усиления тока.
Схема вторая: на операционном усилителе с выходным каскадом на транзисторах
Основные характеристики усилителя:
Выходная мощность при нагрузке 4 Ома
наминальная: 40 Вт
максимальная: 60 Вт
Диапазон воспроизводимых частот:
20 Гц…20 кГц
Коэффициент усиления 26 Дб
входное напряжение: 0,7 В
Усилитель так- же работает в режиме B, так как на оконечных транзисторах отсутствует базовое смещение и ток покоя оконечного каскада равен нулю. Транзисторы предоконечного каскада включены подобно схеме выше и так- же являются генератором тока для оконечного каскада.
Применение ОУ во входном каскаде намного увеличивает технические характеристики усилителя.
Так, например, высокий коэффициент усиления ОУ позволяет ввести более глубокую ООС.
При изготовлении усилителей транзисторы подбора не требуют. Микросхему ОУ К140УД8 можно использовать с любым буквенным индексом а так же К574УД1, К544УД2 ( с типовыми схемами включения).
