13.2. Разработка структурной схемы усилителя

Разработку структурной схемы производят на основе анализа технического задания и начинают с выбора типа каскада УМ. Каскад УМ можно выполнить по одно- или двухтактной схеме. При выборе того или иного схемного решения учитывают, что двухтактная схема при том же типе транзистора отдает в нагрузку вдвое большую РН, имеет более высокий h: для двухтактного УМ режима В  hmax = 0,78; тогда как для ОТУМ  hmax  = 0,5; для ОУМ  hmax = 0,25. 

В двухтактных схемах возможно использование экономичного режима АВ, для которого Рkmax = (0,5 ¸ 1,0)РН, тогда как для ОУМ или ОТУМ, транзисторы которых могут работать только в режиме А, Рkmax = (2,5 ¸ 5)РН. Кроме этого, применение двухтактного УМ позволяет увеличить срок службы батарей при автономном ИП, т.к. мощность РО двухтактной схемы режима АВ зависит от уровня входного сигнала, при UВХ = 0 энергия от источника питания практически не потребляется. Для однотактных схем РО постоянна и не зависит от уровня усиливаемого сигнала.

Двухтактная схема требует для своего построения как минимум двух транзисторов, однако, несмотря на усложнение схемы двухтактные каскады УМ применяют практически всегда, начиная с РН = 2 ¸ 3 Вт, а при автономном ИП – начиная с РН = 0,1 Вт.                

Для однотактных УМ использование трансформатора позволяет вдвое увеличить h усилителя, а т.к. однотактные УМ применяются при небольших РН, существенного увеличения массы и габаритов усилителя из-за применения трансформатора не происходит, поэтому однотактные УМ практически всегда строят по схеме ОТУМ.

Для двухтактных схем использование выходного трансформатора позволяет реализовать включение транзисторов по схеме с ОЭ, что повышает КР УМ и уменьшает число КПУ. Кроме этого, применение выходного трансформатора позволяет расширить номенклатуру транзисторов, используемых в УМ, т.к. при включении RH через трансформатор при той же PК можно путем изменения nТ трансформатора изменять требуемые токи и напряжения в выходной цепи транзистора, что невозможно в ДУМ, где токи и напряжения в выходной цепи транзистора жестко связаны с требуемыми токами и напряжениями в RH. Использование выходного трансформатора приводит, однако, к увеличению массы и габаритов усилителя, особенно при больших РН. Управление ДТУМ производится с выхода КПУ, выполненного по схеме ОТУМ с ОЭ.

Схема ДУМ на транзисторах одного типа проводимости при использовании входного трансформатора (следует отметить, что понятие «бестрансформаторный» означает, что в схеме отсутствует выходной трансформатор, т.е. нагрузка включена непосредственно в выходную цепь транзистора) может быть выполнена по схеме с ОЭ, что позволяет уменьшить число КПУ, кроме этого использование однотипных транзисторов облегчает их выбор и реализацию усилителя. Мощность сигнала во входной цепи ДУМ небольшая, так что существенного увеличения массы и габаритов усилителя из-за применения входного трансформатора не происходит. Предоконечный, (n – 1)-й каскад для такого ДУМ выполняется по схеме ОТУМ.

В схеме ДУМ на транзисторах разного типа проводимости транзисторы включены по схеме с ОК. Управляется ДУМ с выхода КПУ по схеме с ОЭ, входной трансформатор отсутствует, что упрощает реализацию усилителя. В схеме используются транзисторы разного типа проводимости с одинаковыми параметрами, образующие так называемую комплиментарную пару. Эта особенность усложняет выбор транзисторов, но не

является существенным недостатком схемы, т.к. в последние годы номенклатура транзисторов значительно расширилась.

В качестве КПУ используют каскады по схеме с ОЭ, имеющие наибольший КР. При выборе типа ВхК учитывают, что величина его RВХ существенно влияет на общий Ке усилителя, поскольку   Для повышения UВХ,  RВХ должно быть как минимум на порядок больше RГ. Величина RВХ для каскадов разных типов составляет:

ОЭ – RВХ » 10 ¸ 103 Ом;   ОК – RВХ » 103 ¸ 106 Ом;   ОИ – RВХ ³ 106 Ом.

При проектировании усилителя стремятся обеспечить как можно большее RВХ, что позволяет расширить его область применени