Amplificator tranzistori complementari

I. Introducere.

În canalele de modulaţie în frecvenţă (în canale postdetectoare) contemporane de emisie şi dispozitivelor radioreceptoare profesionale, dar deasemenea şi în diverse dispozitive de înregistrare, o utilizare foarte largă îşi găsesc ASFJFT de calitate înaltă echipate cu tranzistoare bipolare şi cu tranzistoare cu efect de câmp (TEC), realizate în mod discret, integral sau mixt, cu puteri de ieşire de la zecimi de watt până la 20-50W.

Ele se caracterizează printr-o stabilitate înaltă în regim de curent continuu, stabilitatea coeficientului de amplificare şi a tensiunii semnalului de ieşire, distorsiuni liniare şi neliniare mici (de fază şi frecvenţă), nivel mic al zgomotului propriu, un mare diapazon dinamic şi de asemenea gabarit, masă şi preţ redus.

Caracteristicile înalte ale acestor amplificatoare se asigură prin alegerea soluţiilor optimale ale schemelor electrice şi regimurilor de lucru a etajelor, utilizarea elementelor termodependente şi a reţelelor de reacţie locală şi globală în curent şi tensiune atît după semnal cît şi după alimentare.

ASFJFT se deosebesc de cele cu transformator în general prin particularităţile de construcţie şi calcul a etajelor finale şi prefinale. Aceste deosebiri sînt determinate de conectarea fără transformator a sarcinii externe la tranzistoarele de ieşire ale acestor amplificatoare. Principalele caracteristici ale amplificatoarelor multietaj fără transformator în mare parte sînt determinate anume de proprietăţile etajelor de ieşire.

Schema de structură generală a unui canal de amplificare cu ASFJFT poate fi considerată ca cea arătată în figura 1.1, unde APSFJ- amplificator de putere de semnal de frecvenţă joasă; BRAP- bloc de reglare şi amplificare preventivă.

Numărul total de etaje a amplificatoarelor fără transformator depinde de utilizarea concretă a amplificatorului respectiv.

De remarcat că baza tuturor variantelor posibile de amplificatoare fără transformator o formează amplificatoarele de putere de frecvenţă joasă (APFJ) cu legături galvanice între etaje şi cu legături galvanice sau capacitive cu sarcina externă, cuprinse de o reţea de reacţie negativă globală (RRNG). Anume această RRN în general asigură un nivel înalt al indicilor APFJ.

În raport cu ieşirea RRN se execută paralel, adică în tensiune (în curent continuu şi în curent alternativ), ce este dictat de necesitatea stabilizării tensiunii de ieşire şi de micşorarea rezistenţei de ieşire a APFJ.

În raport cu intrarea RRN se execută paralel sau serie şi depinde de numărul de etaje ale APFJ şi de posibilitatea acestor etaje de a defaza sau nu semnalul amplificat. Numărul de etaje a APFJ în majoritatea cazurilor nu depăşeşte 2-3, deoarece în cazul cuprinderii cu o RRNG a unui număr mai mare de 3 etaje este dificilă asigurarea unei funcţionări stabile a APFJ. Cu toate acestea, trebuie de remarcat că stabilitatea funcţionării în asemenea cazuri în principiu poate fi asigurată prin conectarea în APFJ a unor circuite speciale de corecţie.

În caz general semnalul sursei cu o tensiune electromotoare Esurs şi cu o impedanţă internă Rg (spre exemplu de la detectorul dispozitivului de radiorecepţie) se aplică la intrarea APFJ printr-un bloc de reglare al volumului şi tembrului semnalului şi al amplificării preventive al acestuia (BRAP). Blocul sus numit permite reglarea şi asigurarea unei puteri necesare a semnalului Pieş pe sarcina externă Rs a APFJ (spre exemplu un megafon electrodinamic, difuzor, etc.) şi a unei CAF necesară care influenţează tembrul sunetului. BRAP se simplifică până la reglatorul de amplificare (sau complet se exclude dacă acesta nu este prevăzut de sarcina de proiectare).

Pentru amplificatoarele de putere mărită este nevoie de complicat schema etajului final contratimp fără transformator conectând după tranzistorii complementari de putere relativ mică a etajului final, tranzistori de putere mare de structură identică (ambii tranzistori trebuie să fie sau de tip n-p-n, sau p-n-p ). În acest caz fiecare braţ al etajului final va conţine doi tranzistori, iar tot etajul va conţine patru tranzistori. Amplificarea mare în curent şi impedanţa de intrare mare a acestui tip de etaj numit etaj final în contratimp fără transformator pe tranzistori compuşi, permite micşorarea puterii necesare pentru excitarea acestuia şi ca rezultat necesitatea utilizării în etajul prefinal a unui tranzistor de putere mare decade, adică permite utilizarea în etajul prefinal a unui tranzistor de putere redusă.

Etajul prefinal în aceste cazuri se execută în forma unui etaj rezistiv obişnuit în regim clasa „A” cu stabilizare emitor şi conectare galvanică cu etajul final. Mai mult ca atât, în acest caz destul de simplu se rezolvă problema polarizării şi termostabilizării în regim de repaus a tranzistorilor etajului final cu ajutorul termorezistoarelor de stabilizare ce au un coeficient de temperatură negativ sau cu ajutorul diodelor de polarizare.

Utilizarea conectării după CC a tranzistorilor bipolari este determinată de indicii calitativi înalţi ai etajului final (distorsiuni liniare şi neliniare mici, zgomot mic, stabilitatea de amplificare înaltă) ca rezultat al utilizării unei RRN de grad înalt (0,9) caracteristică repetoarelor pe emitor (cu o singură insuficienţă care constă în faptul că amplificarea în tensiune a repetorului pe emitor nu depăşeşte unitatea). Această RRNL măreşte efectul de îmbunătăţire a indicilor APFJ cuprins cu o RRNG.

Legătura tranzistorilor etajului final cu sarcina externă se execută, sau nemijlocit (în acest caz se utilizează o sursă de alimentare bipolară–adică două surse de alimentare identice cu o bornă comună), sau capacitiv (aici se utilizează o singură sursă de alimentare).

În ce priveşte etajele prefinale ale ASFJFT (cît în APFJ, atât şi în BRAP), ele sînt monociclice în regim clasa „A” după schema EC şi CC cu stabilizare emitor, colector, sau mixtă şi cu legătura dintre etaje galvanică sau rezistiv–capacitivă.

După cum a fost menţionat mai sus, amplificatoarele fără transformator pot fi executate în formă discretă, integrată sau hibridă. Axîndu-ne mai mult pe variantele micro-schemelor integrate, totuşi trebuie de remarcat că variantele pe elemente discrete se deosebesc printr-o flexibilitate mare în construcţie ceea ce permite obţinerea unor indici calitativi mult mai înalţi decât în cazul micro-schemelor integrate. Aceasta se explică prin faptul că în variantele pe elemente discrete se reuşeşte alegerea mult mai apropiată după parametri a tranzistorilor compuşi, asigurarea în etaje a unui regim de lucru optimal şi alegerea tranzistorilor de frecvenţă înaltă ce permite utilizarea unei RRN de grad mult mai înalt fără înrăutăţirea stabilităţii de lucru a amplificatorului.

Amănunţit întrebările legate de tehnica circuitelor şi de calculul ASFJFT vor fi analizate în capitolele următoare. Cu toate acestea o atenţie deosebită se acordă APFJ cu două sau trei etaje. De remarcat că tehnica circuitelor şi calculul etajelor de ieşire ale APFJ cu două sau trei etaje în mare majoritate nu se deosebesc.