Аналого – дискретні підсилювачі.

В зв‘язку з вказаними недоліками підсилювачів класу D для забезпечення високого ККД використовують підсилювачі з аналого дискретним режимом роботи транзисторів. Це аналогові підсилювачі, в яких здійснюється сходинкоподібне керування напругою втрат на транзисторах. Таке керування напругою втрат може бути реалізоване зміною (перемиканням) коефіцієнту трансформації вихідного трансформатора. Проте найбільш простим є спосіб перемикання напруги живлення в залежності від миттєвого значення коливання. Схемотехнічно найбільш простим є підсилювач з двома джерелами живлення. Двохтактний каскад підсилювача такого типу містить два однакових плеча, які працюють почергово, кожне в свій півперіод коливання.

Рис. 3.19.

Простіша схема одного плеча (рис. 3.19.а) з живленням від двох джерел містить два послідовно ввімкнених транзистора VT₁, VT₂. Розглянемо роботу приведеної схеми протягом першої чверті періоду синусоїдального підсилювального сигналу. При малих величинах вхідного сигналу працює тільки транзистор VT₁. Його живлення здійснюється через діод VD від джерела з меншою напругою Е1. При цьому транзистор VT₂ закритий напругою колектор емітер (Uке₁) першого транзистора. При малих величинах вхідної напруги Uке₁ співрозмірне з Е₁. По мірі росту миттєвого значення вхідної напруги U_вх збільшується вихідний струм транзистора VT1 і напруга на опорі навантаження, а напруга Uке₁ – зменшується. В деякий момент часу Uвх >Uке₁ і транзистор VT₂ починає відкриватись, причому настільки швидко, як швидко зменшується величина Uке₁. При струмі емітера транзистора VT₂ рівного струму колектора VT₁ струм через діод припиняється і діод закривається відключивши тим самим джерело Е₁. В зв‘язку із сказаним стає зрозуміла функція діоду в даній схемі – відключення Е₁, тому і діод називається відключаючим. Починаючи з моменту закривання діоду схема живиться від джерела Е₂. В наступну чверть періоду всі процеси відбуваються в зворотньому порядку. Якщо знехтувати тривалістю перемикання, то напруга живлення Еж має вигляд сходинкоподібної функції (рис. 3.19.б). Оскільки транзистор VT₁ працює весь півперіод, а VT₂ – допоміжним. Кут відсічки основного транзистора 0=90°, а додаткового – менше. Тому коректним буде вважати, що основний транзистор працює в режимі В, а допоміжний – в режимі С. В зв‘язку з цим двохтактні підсилювачі з живлення від двох джерел живлення називають підсилювачами класу ВС. В приведеній схемі транзистор VT₁ не повинен доходити до режиму насичення, оскільки при цьому з‘явиться обмеження його конкретного струму, що приведе до утворення сходинки на сигналах півхвилі вихідної напруги в областях моментів перемикання джерел (рис.3.19.б. пунктирна лінія). Для запобігання таких спотворень в базове коло першого транзистора вмикається резистор R₁, завдяки якому швидкість відкривання транзистора VT₁ зменшується і до моменту наближення транзистора до насичення вхідна напруга вже достатня для відкривання VT₂. Необхідність в двох джерелах живлення ускладнює підсилювальний пристарій, а при живленні від гальванічних елементів ускладнює його експлуатацію в силу неодночасності їх розряду. Тому були розроблені схеми підсилювачів класу ВС, які живляться лише від одного джерела живлення. Прикладом такого підсилювача може бути підсилювач з зустрічно паралельним ввімкненням плеч.

Рис 3.20

В даній схемі VT₁,VT₂, VD₁ і обмотка 1-2 вихідного трансформатора утворюють одне плече двохтактного каскаду, аналогічне приведеному на рис. 3.19.а. Елементи VT₂,VT₄,VD₂ та обмотка 3-4 утворюють друге плече підсилювача обмотки 1-1, 3-4 первинними обмотками Рис. 3.20. вихідного трансформатора, причому номери виводів відповідають черговості намотки. Вторинна обмотка трансформатора з під‘єднаним до неї опором навантаженням на схемі не показані. Використані в схемі транзистори мають взаємно протилежні типи провідності. В силу симетрії схеми постійна напруга на конденсаторі С₁ складає Е/2 і саме вона служить джерелом меншої напруги першого плеча. Менша напруга живлення другого плеча утворюється послідовним ввімкненням джерела Е і конденсатора С₁ і рівна різниці Е-U_С1= Е/2. більшою напругою живлення кожного плеча служить напруга джерела Е. Плечі каскаду працюють почергово. В півперіод роботи першого плеча конденсатор С₁ частково розряджається, а в другий півперіод він настільки ж під заряджається, оскільки струми, протікаючі через діоди VD₁ та VD₂ у відповідні півперіоди однакові. Тому завжди Е_С = Е/2 отже відносна величина меншої напруги .Приймемо, що перемикання джерел живлення відбувається миттєво, а опори повністю відкритих транзисторів і прямі опори діодів рівні нулеві. Дані припущення спростять аналіз і одночасно зроблять його результати приміниними до всіх видів схем. Вважаємо, що підсилення відбувається без спотворень і напруга на навантаженні . Для підсилювачів класу ВС слід розглядати два випадки. Перший відповідає U_m<U_с, при цьому джерело Е не розглядається, отже ми маємо звичайний підсилювач режиму В з джерелом U_с і ККД.

де , а . Для другого

 

 

випадку (ε > x) величина ККД

 

Рис.3.21