Выходные каскады

Схема однотактного выходного каскада усилителя с эмиттерным повторителем на выходе
усиления примерно в 2,5 раза ПОС позволяет увеличить входное и снизить выходное сопротивление каскада эмиттерного повторителя.
Особенность построения в схеме ПОС заключается в том, что резистор R5 является общим для эмиттерных цепей транзисторов VT3 и VT4. В этом случае эмиттерные токи транзистора VT3 (/_э3) и VT4 (/_Э4) протекают через резистор R5, создавая на нем падение напряжения UR5. Это напряжение является напряжением ООС для транзистора VT3, а напряжение, снимаемое с резисторов R4, R5 и транзистора VT3, создает ПОС для транзистора VT4. Поскольку напряжение на резисторе R5 является частью выходного напряжения на нагрузке (U_н), то в схеме действует частичная ПОС.
При постоянстве напряжения смещения на эмиттерном переходе VT3 за счет действия ГСТ эмиттерный ток транзистора VT3 будет зависеть только от напряжения на резисторе R5. Так, при увеличении выходного эмиттерного тока /_Э4 через резистор R5 на нем увеличивается падение напряжения. В результате уменьшается напряжение прямого смешения на эмиттерном переходе транзистора VT3, равное t/₃₃ = t/_rcT — t/_R4 — U_R5 за счет увеличения обратного смещения от напряжения U_R5 (действует ООС). Транзистор VT3 закрывается и увеличивается его сопротивление, следовательно, повышается положительный потенциал его коллектора (точка А) и напряжение прямого смещения на эмиттерном переходе транзистора VT4 эмиттерного повторителя. Увеличение прямого смещение на эмиттерном переходе VT4 вызывает увеличение эмиттерного тока /_Э4 и выходного напряжения, снимаемого с резисторов R5 и R6 (U_bUX = U_R5 + (/_R6). Положительная обратная связь, действующая на выходном транзисторе VT4 в этой схеме (рис. 13.26), очень слабая, и условие самовозбуждения, т.е. перехода транзистора VT4 в режим глубокого насыщения, не может быть выполнено, что указывает на то, что схема работает устойчиво.
Диод VD1 в схеме, включенный под обратное смещение, выполняет функции конденсатора, который ускоряет процесс нарастания и спада напряжения на входе VT2, и тем самым уменьшает переходные процессы.
Рассмотрим принцип работы диода VD1 как конденсатора в электрической цепи на рис. 13.26, состоящей из R4, R5, VT3 и VD1, эквивалентные схемы для которой показаны на рис. 13.27, а.
В данной схеме (рис. 13.27, а) диод, выполняющий функции конденсатора, и транзистор VT3 с резисторами R4 и R5, выполняющий функции резистора, создают RC-цепь, эквивалентная схема которой приведена на рис. 13.27, б. Действие RC-цепей основано на переходных процессах при включении и выключении напряжения в цепи на основании второго закона коммутации. Второй закон коммутации определяет, что при включении напряжения на RC-цепь в первоначальный момент времени (/ = 0) напряжение на конденсаторе С равно нулю. По второму закону Кирхгофа
(U_BX = U_c + t/_R) RC-цепи все напряжение в этот момент времени приложено к резистору (U_BX = t/_R). Напряжение на конденсаторе С определяется по формуле U_c = = U_BX( 1 — e^_t/^T), где т = RC — постоянная времени электрической RC-цепи. За время, приблизительно равное 5т, конденсатор заряжается, и напряжение на резисторе становится равным нулю U_R = = Овх*-^,А-

Рис. 13.27. Схема ускоряющей цепи в ИМС выходного каскада усилителя (а) и ее аналог как RC-це- почки (б)
Применительно к рассматриваемой эквивалентной RC-цепи можно сделать вывод о том, что при включении входного напряжения U_BX в начальный момент времени /₀ все входное напряжение будет приложено к участку цепи VT3—R4—R5 (эквивалентному резистору), в точке А — «плюс», а в точке В — «минус». Такая разность потенциалов резко увеличивает прямое смещение эмиттерного перехода VT3, что приведет к возрастанию эмиттерного тока. В течение времени 5т возрастает барьерная емкость диода VD1 (C_VD16ap) и уменьшается напряжение в точках А и В эквивалентного резистора VT3—R4—R5. Полярность C_VD]6ap показана на рис. 13.26. При уменьшении входного сигнала U_BX барьерная емкость начнет разряжаться через эмиттерный переход VT2 и резистор R3 и уменьшать потенциал базы VT4, ускоряя снижение эмиттерного тока /_Э4 и переход транзистора VT4 в режим отсечки.
Однотактные выходные каскады работают в режиме класса А и потребляют много мощности, а их КПД — низкий. Поэтому эти каскады применяют в схемах при небольших выходных мощностях.
Наибольшее распространение в ИМС нашли двухтактные бес- трансформаторные выходные каскады, работающие в режимах классов АВ и В с одним или двумя источниками питания. Два симметричных плеча каскада включены последовательно. Двухтактные выходные каскады строятся на биполярных и униполярных (полевых) транзисторах однотипных и разных структур (комплементарные).
Двухтактные каскады на комплементарных транзисторах управляются от однофазного источника входного сигнала, двухтактные каскады на одноструктурных транзисторах — парафазными входными сигналами.

Рис. 13.28.