Рассмотрим однотактный усилитель мощности, в котором трансформатор включен по схеме с ОЭ (рис. 2.41). Трансформаторы ТР1 и ТР2 предназначены для согласования нагрузки и выходного сопротивления усилителя и входного сопротивления усилителя с сопротивлением источника входного сигнала соответственно. Элементы R и D обеспечивают начальный режим работы транзистора, а С увеличивает переменную составляющую, поступающую на транзистор Т. Для анализа схемы изобразим семейство выходных характеристик транзистора, линии нагрузки и временные диаграммы (рис. 2.42).
Р′Н = (UКТ/ √2 ) · (IКТ/ √2 ) = ½ ·UКТ·IКТ где Р′Н — выходная, мощность, приведенная к первичной обмотке трансформатора ТР2;
РН = Р′Н ·ηТР где η ТР− КПД ТР2 (ηТР= 0,75 − 0,95).
Мощность, потребляемая усилителем от источника питания PПОТР = ЕК · IКН. Следовательно, КПД усилителя η = РН / PПОТР = ½ ·UКТ·I КТ·η ТР/ (EК· IКН ) Для идеального усилителя UКТ = ЕК, IКТ = IКН, ηТР = 1, а следовательно, теоретический КПД усилителя η ТЕОР= 0,5 Реальный же КПД ηРЕАЛ = 0,3 + 0,35 Рассмотрим двухтактный усилитель мощности (рис. 2.43). Транзисторы могут быть включены по схеме либо с ОЭ (рис. 2.43, а), либо с ОБ (рис. 2.43, б). Обе схемы могут работать в режиме класса «В» (резисторы R1 и R2 не используются) либо в режимах классов «АВ» или «А» (резисторы R1 и R2 обеспечивают соответствующий начальный режим работы транзисторов). Временные диаграммы, соответствующие классу «В» (рис. 2.44), показывают, что двухтактный усилитель можно рассматривать как две независимые схемы, работающие поочередно, каждая в течение полупериода входного сигнала. Проведем количественный анализ двухтактного усилителя, работающего в режиме класса «В» при включении транзисторов по схеме с общей базой (рис. 2.43, б). Средний ток (постоянная составляющая) каждого из транзисторов с учетом обратного тока IК0 IсрТ1 = IсрТ2 = 1/π· IКТ + IК0. Таким образом, ток и мощность, потребляемые усилителем от источника тока, соответственно равны: I ПОТР= ( IсрТ1+ IсрТ2) ≈ 2 · ( 1/π · IКТ+ IК0)PПОТР= EК· IПОТР= 2 · EК/π · ( IКТ+ π · IК0) = 2 /π · EК · Il Il=IКТ+π·IК0 Так же, как это делалось ранее для однотактного усилителя мощности, определим Р′Н = ½ ·UКТ·I КТ РН = Р′Н ·ηТР= ½ ·UКТ·IКТ·ηТР Следовательно, КПД двухтактного усилителя мощности в режиме класса «В» η = РН / PПОТР = π/4 ·U КТ·IКТ·ηТР/ (EК· IКН )
Для идеального усилителя UКТ = ЕК , IКТ =I1, ηТР = 1, а следовательно, теоретический КПД ηТЕОР = π / 4 = 0,78 Реальный же КПД ηРЕАЛ = 0,6 ÷ 0,7
Поскольку трансформатор является нежелательным элементом усилителей мощности, так как имеет большие габариты и вес, относительно сложен в изготовлении, то в настоящее время наибольшее распространение находят бестрансформаторные усилители мощности.