Электроника шаг за шагом [Практическая энциклопедия юного радиолюбителя]

Т-194. Двухтактный усилитель: транзисторы поочередно посылают к нагрузке токи разного направления, которые в самой нагрузке суммируются. Если не хватает мощности одного транзистора, то в принципе можно (на практике стараются этого не делать) соединить два транзистора параллельно. А можно сложить выходные сигналы двух транзисторов иным способом — создать так называемый двухтактный усилитель. Когда-то двухтактные усилительные схемы называли «пушпул», что в переводе на русский значит «тянитолкай». Так, кстати, звали одного из ближайших помощников доктора Айболита— лошадь, у которой было две головы — одна спереди, другая сзади. Это удивительное животное называется Пуш-ми-Пул-ми в сказке Гью Лофтинга «Доктор Дулитл», которую в свое время пересказал нам Корней Иванович Чуковский. Головы Тянитолкая поочередно спят и кушают, и животное всегда следит, чтобы к нему не подкрался охотник. Именно поэтому, уверяет автор, Тянитолкая до сих пор нет ни в одном зоопарке.

Электронный тянитолкай, двухтактный усилитель, никак не отнесешь к редким явлениям. Двухтактные каскады очень широко используются в усилительной технике, и прежде всего в мощных каскадах усилителей НЧ. Сначала несколько слов о том, «как это делается», а затем, что дает.

Простейшая двухтактная схема на транзисторах одинаковой проводимости показана на Р-112;1. На базы транзисторов Т₁ и Т₂ усиливаемые сигналы подаются в противофазе. В данном случае эта задача решена с помощью входного трансформатора Тр_вх с двумя вторичными обмотками II_а и II_б, но существуют и иные способы получения двух противофазных сигналов (Т-196).

Р-112

То, что напряжения U_вх1 и U_вх2 именно противофазны относительно средней точки, связано только с определенным включением обмоток II_а и II_б. Не забудьте: поменять местами концы обмотки — это значит повернуть фазу на 180° (Т-171). Противофазными напряжения U_вх1 и U_вх2 получаются в том случае, если обмотки II а и II б намотаны в одну сторону и начало одной из них соединено с концом другой. То есть если сделан отвод от средней точки всей вторичной обмотки (Р-113;1).

Поскольку напряжения на базах Т₁ и Т₂ действуют в противофазе, то и сами коллекторные токи этих транзисторов тоже меняются в противофазе: когда один нарастает, второй уменьшается. Эти токи проходят каждый по своей секции I_а и I_б первичной обмотки выходного трансформатора Тр_вых. И каждый из коллекторных токов наводит часть тока I_н во вторичной обмотке этого трансформатора, к которой подключена нагрузка. Теперь главное — секции выходного трансформатора I_а и I_б соединены таким образом, что токи I_н1 и I_н2, которые создаются в нагрузке каждым из транзисторов, суммируются. И общая мощность сигнала в нагрузке — это суммарная мощность, результат согласованных действий обоих транзисторов.

Т-195. Двухтактные схемы могут работать с отсечкой коллекторного тока в экономичных классах усиления В и АВ. Для чего нужны все эти фокусы с фазами? Что дает в итоге создание двух противофазных сигналов на входе усилителя и складывание противофазных токов в нагрузке? Окупаются ли сложности, связанные с созданием двухтактного каскада?

Начнем с мелочей. Постоянные составляющие коллекторных токов создают в выходном трансформаторе постоянные магнитные поля противоположного направления и, как это уже не раз бывало с враждующими полями, они просто-напросто уничтожают друг друга. В итоге выходной трансформатор работает без постоянного подмагничивания, его стальной сердечник может быть меньше и без воздушного зазора (К-4;19,20).

Действуют друг против друга и магнитные поля, созданные токами четных гармоник, если они появляются в выходном сигнале из-за нелинейных искажений. Таким образом, двухтактная схема в значительной мере снижает нелинейные искажения.

И наконец, еще одно достоинство, очень часто оно оказывается решающим: двухтактная схема позволяет работать в режимах усиления, которые мы до сих пор считали неприемлемыми, — в режимах с отсечкой коллекторного тока, при которых искажается форма сигнала, появляются страшные нелинейные искажения (Т-180).

Говорят, что если пессимисту и оптимисту дать по половине стакана сока, то первый заноет: «Вот… Полстакана уже нет…», а второй обрадуется: «Ура!.. Еще есть полстакана!» Если бы попросить пессимиста рассказать о событиях в двухтактном каскаде, который работает с отсечкой θ = 90° (Р-101, Р-112;1,3), то оценка событий, по-видимому, была бы такой: «В транзисторах происходит что-то ужасное… Они работают через такт, безумно искажают сигнал, срезают чуть ли не целый полупериод». Иначе, наверное, оценил бы события оптимист: «Транзисторы работают прекрасно… Они поочередно дают отличный неискаженный сигнал, каждый из них без искажений воспроизводит целый полупериод…»