Усилитель мощности на комплементарных транзисторах с двойным дифференциальным каскадом на входе

Основные технические характеристики

Номинальная выходная мощность .............60 Вт

Коэффициент гармоник ..................0,04%

Полоса рабочих частот ..............20... 150 000 1ц

Отношение сигнал/шум ..................88 дБ

Напряжение питания ..................±40 В

Ток покоя.........................50 мА

Усилитель полностью выполнен на комплементарных транзисторах, работает в режиме класса АВ. Примененные схемные решения позволили снизить нелинейные искажения до минимума.

Основная особенность усилителя — симметричность плеч для обеих полуволн усиливаемого сигнала, что позволяет снизить нелинейные искажения усилителя без введения ООС. Другая особенность состоит в том, что схема выходного каскада позволяет усиливать сигнал не только по току, но и по напряжению. При этом облегчается режим работы транзисторов предварительного каскада, поскольку требуемая амплитуда сигнала существенно меньше, чем для обычного выходного каскада.

Принципиальная схема усилителя приведена на рис. 11.7. Он содержит дифференциальный каскад на комплементарных транзисторах VT1, VT4, VT2, VT5, каскад усиления сигнала по напряжению на VT7, VT8, выходной каскад на VT10...VT13, VTJ5, VT16 и устройство защиты от перегрузок по току на VT14, VT17.

Дифференциальный входной каскад на комплементарных транзисторах имеет дополнительное преимущество по сравнению с обычным: при равенстве базовых токов транзисторов VT1, VT2 (VT4, VT5) через резисторы R2, R3 и R30 ток может вообще не протекать. Это 

позволяет, не нарушая балансировки каскада, изменять сопротивление этих резисторов в достаточно широких пределах.

Для повышения коэффициента передачи по напряжению и улучшения линейности каскада при высокой термостабильности, в эмиттерные цепи транзисторов дифференциального каскада включены источники тока на транзисторах VT3, VT6. Каскад усиления по напряжению выполнен на комплементарной паре транзисторов VT7, VT8, работающих в режиме класса А.

Плечи выходного каскада содержат по три транзистора VT10, VT12, VT15 и VT11, VT13, VT16, охваченных местной ООС через резисторы R25, R29 и, соответственно, R26, R31. При этом коэффициент усиления по напряжению каждой тройки транзисторов приближается к трем. Местная ООС позволяет также уменьшить разброс в коэффициентах усиления плеч выходного каскада, что снижает требования к идентичности параметров комплементарных транзисторов. Еще одна особенность выходного каскада состоит в следующем. Напряжение местной OOC, охватывающей тройку транзисторов, снимается с резисторов R34, R35, оно пропорционально любым изменениям тока выходных транзисторов (в том числе и в зависимости от температуры). Это дополнительно стабилизирует ток покоя выходных транзисторов.

Напряжение смещения транзисторов VT10, VTJ1 зависит от падения напряжения на участке эмиттер-коллектор транзистора VT9, задаваемого делителем на элементах VD4, R20...R22.

Параметрическая ООС через диод VD4, расположенный на общем с выходными транзисторами теплоотводе, обеспечивает температурную стабильность тока покоя транзисторов VT15, VT16. С повышением температуры уменьшается падение напряжения и на диоде VD4, при этом уменьшается и напряжение эмиттер-коллектор VT9. Все это позволяет поддерживать ток покоя выходных транзисторов на постоянном уровне при разных уровнях мощности и колебаниях температуры окружающей среды.

Весь усилитель охвачен общей ООС, напряжение которой с выхода усилителя через делитель R30, R15, СЗ подается на базы транзисторов VT4, VT5.

Элементы С/, С5, С6, С7, С8, С9, R44, L1 предназначены для коррекции частотной характеристики на 

высоких частотах. Они же обеспечивают устойчивость усилителя при охвате его общей ООС и возможных изменениях нагрузки. Транзисторы VT14, VT17 шунтируют при перегрузке эмиттерный переход выходных транзисторов.

Усилитель собран на печатной плате (рис. 11.8). Диод VD4 размещен на теплоотводе рядом с транзисторами VT15 или VT16. В усилителе использованы резисторы MJIT, СПЗ-16 (R22), конденсаторы К50-6, КМ. Катушка L1 намотана на резисторе R45 (MJIT-2) и содержит 10 витков провода ПЭВ-2-0,8.

Для питания усилителя требуется двухполярный источник, обеспечивающий при напряжении ± 40 В ток не менее 2 А.

Регулировка усилителя, собранного из исправных элементов, заключается в проверке правильности монтажа и установке начального тока коллектора VT15 и VT18 в пределах 50...70 мА резистором R22.