Усилители мощности. 
Основы функционирования систем сервиса. В 2 ч. Часть 1

В промышленной электронике очень часто возникает необходимость получения в нагрузочном устройстве максимальной мощности усиленного сигнала. Усилительные каскады, обеспечивающие выполнение этого условия, называются усилителями мощности.

Усилители мощности в большинстве случаев являются оконечными выходными каскадами многокаскадных усилителей, работающих, как правило, на малые сопротивления нагрузки. Мощный выходной каскад является главным потребителем энергии. Он вносит основную часть нелинейных искажений и имеет габариты, соизмеримые с остальной частью усилителя. Поэтому при выборе и проектировании усилителя мощности основное внимание обращается на возможность получения наибольшего КПД, малые нелинейные искажения и габаритные размеры.

Получение требуемой мощности в нагрузочном устройстве обеспечивается, прежде всего, выбором соответствующего транзистора. Получение максимальной мощности в нагрузочном устройстве возможно лишь тогда, когда его сопротивление равно выходному сопротивлению усилительного каскада.

Усилители мощности подразделяются на однотактные и двухтактные. Двухтактные, в свою очередь, подразделяются на усилители с трансформаторным выходом и бестрансформаторные.

Однотактный усилитель мощности.

На рис. 10.48 приведена схема однотактного усилителя мощности на биполярном транзисторе п—р-птипа.

Усилитель представляет собой усилительный каскад с общим эмиттером, в котором вместо коллекторного резистора включен понижающий трансформатор Т, вторичная обмотка которого подключена к сопротивлению нагрузки R_H. Трансформатор Т обеспечивает согласования выходного сопротивления усилителя и сопротивления нагрузки R_H. Точкой в условном обозначении трансформатора Т обозначается начало соответствующей обмотки.

Приведенное к первичной обмотке трансформатора сопротивление нагрузочного резистора определяется по формуле.

где п = w-j/w₂ — коэффициент трансформации трансформатора, равный отношению числа витков первичной обмотки w₁ к числу витков вторичной обмотки W₂.

Таким образом, при определенном значении коэффициента трансформации п трансформатора можно добиться равенства Я_вых = т. е. выполнения условия получения в нагрузочном резисторе R_H максимальной мощности.

Из формулы (10.22) видно, что это условие будет выполняться при.

Рис. 10.48. Схема однотактного усилителя мощности.

В однотактном усилителе мощности усилительный каскад работает в режиме усиления А, поэтому при относительно небольших нелинейных искажениях сигнала усилитель имеет низкий КПД. Кроме того, постоянная составляющая тока коллектора покоя транзистора VT, протекающего по первичной обмотке выходного трансформатора Т, вызывает подмагничивание его магнитопровода. Постоянное подмагничивание магнитопровода трансформатора Т вносит в усиливаемый сигнал дополнительные нелинейные и частотные искажения, а также приводит к увеличению его габаритов.

В тех случаях, когда однотактный усилитель мощности неприменим из-за указанных выше недостатков, применяется двухтактный усилитель мощности.