В двухтактных усилителях (звуковых или радиочастотных) используются два транзистора, включенных на балансной схеме. Выходная мощность двухтактного усилителя более чем в два раза выше выходной мощности, получаемой в однотактной схеме. Кроме того, в двухтактной схеме снижается содержание четных гармоник в сигнале, поэтому для данного напряжения питания усилитель позволяет получать большую неискаженную мощность.
Рис. 1.14. Двухтактная схема с бестрансформаторным выходом.
Как уже обсуждалось в разд. 1ЛО, на входы двухтактного усилителя, собранного на одинаковых транзисторах, необходимо подавать сигналы, сдвинутые по фазе на 180°. Поэтому при работе в классе С или В транзисторы попеременно открываются в каждом периоде входного сигнала; полный выходной сигнал получается при сложении сигналов каждой половины в выходном трансформаторе. При работе в классе А проводимости транзисторов усилителя в каждом полупериоде входного сигнала различны. Поэтому, когда ток первого транзистора увеличивается, ток второго транзистора уменьшается. Таким образом, на вторичной обмотке трансформатора выделяется суммарная мощность выходных сигналов двух транзисторов.
Рис 1.15. Бестрансформаторный двухтактный усилитель низкой частоты на транзисторах с проводимостью разного типа.
Два варианта построения схем двухтактных усилителей были рассмотрены в разд. 1.10 (рис. 1.13). На рис. 1.14 показан еще один тип схемы двухтактного усилителя низкой частоты. Здесь используется входной трансформатор с двумя вторичными обмотками, а выходной трансформатор отсутствует. Как и в других транзисторных усилителях, транзисторы n — р — n-типа, изображенные на рис. 1.14, а можно заменить транзисторами р — n — р-типа, изменив соответствующим образом полярность источников питания. Как можно видеть из рис. 1.14, отрицательное напряжение, поступающее от источника питания В2 через катушку громкоговорителя, создает необходимое прямое смещение эмиттерного перехода транзистора Т2. Так как нижний вывод источника питания В2 и коллектор Т2 заземлены, то потенциал коллектора Т2 выше потенциала эмиттера, что необходимо для создания обратного смещения коллекторного пеое-хода. Требуемый положительный потенциал базы транзистора Т2 относительно эмиттера обеспечивается при помощи делителя напряжения на резисторах R1 и R2; делитель связан с источником питания В2 через заземленный коллектор транзистора Т2. Полярность падений напряжений на резисторах указана на рисунке; как можно видеть, потенциал базы Т2 положителен относительно эмиттера.
Прямое смещение для транзистора Т3 также создается делителем напряжения на резисторах Rз и R4, подключенных к батарее В1. Падение напряжения на резисторе R4 обеспечивает положительный потенциал базы транзистора T3 и отрицательный потенциал эмиттера. Отрицательный вывод батареи В1 соединен непосредственно с эмиттером транзистора T3, а необходимое обратное смещение коллекторного перехода этого транзистора создается подключением коллектора к положительному выводу батареи В1 через катушку громкоговорителя.
Как показано на рисунке, входной трансформатор имеет две вторичные обмотки, что обеспечивает поступление входных напряжений на двухтактный усилитель в противофазе, т. е. сигнал, приложенный к базе одного транзистора, находится в противофазе с сигналом базы другого транзистора.
Коллекторно-эмиттерные цепи транзисторов Т2 и Tz как бы включены последовательно с источниками питания. Оба транзистора соединены с катушкой индуктивности громкоговорителя так, что указанные элементы образуют мост, эквивалентная схема которого приведена на рис. 1.14, б. Если транзисторы хорошо подобраны, то падения напряжений на них будут равны. А если напряжения источников питания одинаковы и равны их внутренние сопротивления, то мост окажется сбалансированным и постоянный ток через катушку громкоговорителя будет равен нулю. Когда на вторичных обмотках входного трансформатора появится звуковой сигнал, то на базу одного транзистора поступит положительная полуволна, а на базу другого — отрицательная. В связи с этим проводимость одного транзистора возрастет, а другого уменьшится, через транзисторы потекут разные токи и мост разбалансируется. Разбаланс моста приведет к появлению сигнального напряжения на катушке громкоговорителя, и, следовательно, через нее потечет ток сигнала, а в громкоговорителе появится звук.
Сопротивление катушки громкоговорителя, необходимое для согласования с транзисторным двухтактным усилителем, намного меньше сопротивления, требуемого для согласования с двухтактным усилителем на лампах. Так как транзисторные схемы имеют малое выходное сопротивление, они хорошо согласуются с низкоомными громкоговорителями.
На рис. 1.15 показана схема двухтактного усилителя на двух транзисторах с проводимостью разного типа. В этой схеме транзистор ti не является фазоинвертором, поскольку с его выхода на базовые входы транзисторов Т2 и Tz (подаются сигналы одной и той же фазы и полярности. Предположим, что на входы транзисторов поступает положительная полуволна сигнала. Положительный входной сигнал увеличивает прямое смещение транзистора Т2 n — р — n-типа, а следовательно, и его проводимость. Прямое же смещение транзистора 7з и его проводимость при этом уменьшаются, поскольку это транзистор с другим типом проводимости. Таким образом, действие входного сигнала на транзистор Т5 обратно действию на транзистор Т2.
При отрицательном входном сигнале прямое (Смещение транзистора Т2 уменьшается, а транзистор а Т3 увеличивается. Теперь проводимость Т2 уменьшилась, а проводимость Т3 увеличилась, т. е. схема, собранная на транзисторах с проводимостью разного типа, обеспечивает такие же выходные параметры, как схема двухтактного усилителя на транзисторах одного типа с фа-зоинвертором или трансформатором. Таким образом, в последней схеме также реализуется двухтактный режим работы, при котором в одни моменты времени на резистор R& поступает положительный сигнал через R6, а в другие моменты — отрицательный через R7. Следовательно, в положительные полупериоды сигнал на громкоговоритель поступает через резистор R&, а в отрицательные через резистор R? Цепочка R4C4 обеспечивает отрицательную обратную связь в схеме (см. разд. 1.8). В качестве резистора R5 служит термистор, сопротивление которого меняется при изменениях температуры. Этим достигается стабилизация токов и напряжений транзисторов.
При работе громкоговорителя резистор rq отключен. Если же в гнездо вставить штекер телефона, то громкоговоритель отключается, а последовательно с телефоном для предохранения его от перегрузок включается резистор сопротивлением 120 Ом. Это стандартный способ подключения телефона, причем величина сопротивления резистора может достигать 330 Ом. Иногда в схемах такого типа исключают разделительный конденсатор Cs, а нижний вывод громкоговорителя присоединяют непосредственно к земле. Конденсатор Cs (220 мкФ) представляет собой малое реактивное сопротивление для сигналов звуковых частот и поэтому заземляет их. Так как выводы транзистора Т2 имеют более высокие потенциалы относительно земли, чем выводы транзистора Г3 (коллектор которого заземлен), то для симметрирования схемы и выравнивания токов выходных транзисторов иногда используют дополнительные резисторы и конденсаторы.