Простейшие схемы двухтактных каскадов

Двухтактным называется каскад, в котором объединены два однотактных усилительных каскада, работающих на одну общую нагрузку и управляемых взаимно противофазно одним и тем же усиливаемым колебанием.

Рис. 3

В режиме А с учетом противофазности управления плечами при полной их идентичности, отсутствии нелинейных искажений и синусоидальной форме колебания полные токи коллекторов

(4)

В трансформаторном каскаде ток источника питания равен их сумме и составляет 2 . Он не содержит переменной составляющей, что уменьшает паразитную ОС с предыдущими каскадами, питающимися от этого же источника. Коллекторные токи протекают через половины первичной обмотки выходного трансформатора в противоположных направлениях. Поэтому магнитный поток в его сердечнике пропорционален разностному току и не содержит постоянной составляющей. Отсутствие постоянного подмагничивания сердечника повышает его действующую магнитную проницаемость, а значит, позволяет уменьшить размеры и массу трансформатора.

Важным достоинством двухтактного каскада в режиме А является пониженный уровень нелинейных искажений, что обусловлено взаимной компенсацией влияния кривизны передаточных характеристик плеч, происходящей благодаря противофазности управления ими. Со спектральной точки зрения это выражается в отсутствии (компенсации) четных гармоник в выходном напряжении. В самом деле, при наличии искажений вместо (8.4) имеем

(5)

Здесь начальные фазы всех гармоник для простоты приняты равными нулю.

Колебание на вход второго транзистора подается противоположным по знаку, а для синусоидального колебания это эквивалентно сдвигу во времени на полпериода.

Тогда разностный ток

Следовательно, напряжение на нагрузке, пропорциональное разностному току, не содержит четных гармоник.

Линия нагрузки транзистора одного плеча в режиме А строится так же, как для однотактного каскада

,

где – коэффициент трансформации, равный отношению числа витков вторичной и всей первичной обмоток. Оно является общим сопротивлением нагрузки двух транзисторов, соединенных последовательно и работающих одновременно в каждый полупериод. Поэтому на один транзистор в режиме А приходится вдвое меньшее сопротивление .

В каскаде с бестрансформаторным выходом рис. 8.3, б по переменному току оба плеча подключены параллельно к одной и той же нагрузке. В режиме А они работают одновременно. Поэтому можно заменить параллельным соединением двух условно принадлежащих разным плечам, причем .

В режиме А энергетические соотношения для двухтактного каскада те же, что и для однотактного трансформаторного. Выходные мощности плеч суммируются, а максимальный КПД для каждой из рассмотренных схем равен 50 %.