Laboratorium Elektroniki cz II 6

70

do 7i radianów i zawierają obwód rezonansowy w układzie wyjściowym, co prowadzi do wzmocnienia wąskiego pasma częstotliwości bliskich rezonansu i działa jak układ selektywny. Wzmacniacze te umożliwiają osiąganie dużych mocy użytecznych przy sprawnościach rzędu 70 + 80%.

3.2.5.    Struktura typowego wzmacniacza mocy

Typowy wzmacniacz mocy składa się z trzech podstawowych stopni:

•    stopnia wejściowego - którego zadaniem jest odpowiednie wzmocnienie napięciowe sygnału wejściowego oraz wzajemne dopasowanie rezystancji źródła i wzmacniacza;

•    stopnia sterującego - którego zadaniem jest właściwe wysterowanie końcowego stopnia mocy;

•    stopnia mocy - który jest właściwym wzmacniaczem mocy.

W realizacjach praktycznych role stopni wejściowego i sterującego często spełnia wzmacniacz napięciowy pracujący w klasie A, natomiast wzmacniacz mocy jest układem przeciwsobnym pracującym najczęściej w klasie AB, bliskiej klasie B lub wykorzystującym pętlę sprzężenia zwrotnego ujemnego.

3.2.6.    Stopień wyjściowy wzmacniacza mocy

Zadaniem stopnia mocy jest oddanie do obciążenia maksymalnie dużej mocy, przy zachowaniu jak najwyższej sprawności i spełnieniu odpowiednich wymagań odnośnie do zawartości zniekształceń nieliniowych. Na rys.3.2.a przedstawiono typowy wzmacniacz przeciwsobny o symetrii komplementarnej, pracujący w klasie B. Komplementarne tranzystory T-i i T2 pracują tu jako wtórniki emiterowe, a ich charakterystyki powinny być identyczne. Taka konstrukcja umożliwia wyeliminowanie transformatorów wejściowego i wyjściowego. Układ ten charakteryzuje się dużą impedancją wejściową i małą wyjściową, posiada wzmocnienie napięciowe mniejsze od jedności, a prądowe równe (1 + h₂iE)- W rezultacie wymaga dla prawidłowego wysterowania dużych amplitud sygnału wejściowego U| , co prowadzi do konieczności stosowania wzmacniacza napięciowego jako stopnia sterującego. Do jego istotnych wad należy konieczność zasilania z układu dwóch baterii.

Zasadę działania zilustrowano na rys.3.2.b: dodatnia połówka sygnału wejściowego ui powoduje przewodzenie tranzystora Ti . przez który płynie prąd i_c1. W tym cza-

_sie tranzystor T₂ jest odcięty. Prąd płynący przez obciążenie Ro kolektora: ici = io- W trakcie przepływu ujemnej połówki sygnału wejściowego u, tranzystor Ti wchodzi w stan odcięcia, a przewodzi tranzystor T₂. W tym przypadku prąd płynący przez obciążenie R₀ jest prądem kolektora: ic2 = io- W ostatecznym efekcie przez obciążenie R₀ płynie wypadkowy prąd io o kształcie sygnału wejściowego u,, jeżeli napięcie sygnału wejściowego jest równe zeru, to przez obciążenie nie płynie

żaden prąd.

Rys. 3.4. Wzmacniacz przeciw-sobny klasy B z jednym źródłem zasilania

W celu wyeliminowania konieczności zasilania z dwóch oddzielnych źródeł +Ucc i -Ucc należy odseparować obciążenie R₀ od połączonych emiterów tranzystorów T, i T₂ za pomocą kondensatora C (rys.3.4), wówczas obwód można zasilić z pojedynczego źródła zasilania. Należy tylko pamiętać o właściwym dobraniu pojemności kondensatora C, tak aby przeładowywanie jego pojemności było niewielkie. Wówczas spadek napięcia na nim powinien wynosić około połowy wartości napięcia zasilania Ucc- Ponieważ rezystancja wyjściowa wzmacniacza jest bardzo mała, to wartość pojemności C zależy tylko od rezystancji obciążenia Ro i dolnej częstotliwości granicznej f₀ wzmacniacza (zależność 3.6):

C =

1

2->r-f_d R₀

(3-6)

Rys 3.5. Przeciwsobny wzmacniacz quasi-komplemen-tarny

Istnieją duże trudności w uzyskiwaniu par komplementarnych tranzystorów dużej mocy. W celu ominięcia tego problemu stosuje się układy o symetrii quasi-komplementarnej (rys.3.5). Wżmacniacz pracujący w takim układzie posiada w stopniu wyjściowym dwa takie same tranzystory Ti i T₂ (na rys.3.5 są