ZOSILŇOVAČE S BEZTRANSFORMÁTOROVOU VÄZBOU NA ZÁŤAŽ.

  V podtéme o koncových stupňoch s transformátorovou väzbou sa budenie koncového stupňa a naviazanie na záťaž realizovalo transformátorom. Transformátor je však rozmerný, ťažký a drahý, preto sa hľadali spôsoby ako ho v zapojeniach koncových zosilňovačov vynechať a nahradiť. Pokiaľ sú koncové tranzistory rovnakého typu vodivosti, budenie rovnakými ale fázovo opačnými signálmi sa zabezpečuje fázovým invertorom.

Tranzistorový invertorKomplementárne zapojenie koncového stupňa
Tranzistorový fázový invertor Komplementárne zapojenie koncového stupňa

  Fázový invertor je realizovaný jedným tranzistorom. Za predpokladu, že rezistory RK a RE budú rovnaké, budú rovnaké aj prúdy IK a IE. Výstupné napätia Uvýst1 a Uvýst2, ktoré vznikajú ako úbytky na rezistoroch RK a RE, budú teda čo do veľkosti rovnaké, ale čo do fázy opačné. Takýto invertor môžeme použiť miesto budiaceho transformátora BT v koncovom zosilňovači , o ktorom sme hovorili v podtéme o transformátorovej väzbe na záťaž.

  Iný spôsob ako sa vyhnúť transformátorom, je použitie komplementárného zapojenia koncových tranzistorov. Ide o zapojenie dvoch tranzistorov s opačným typom vodivosti, t.j. PNP a NPN. Činnosť tohto zapojenia je založená na skutočnosti, že tranzistor T1 ( NPN ) zosilňuje kladnú polvlnu vstupného signálu a tranzistor T2 ( PNP ) zosilňuje zápornú polvlnu vstupného signálu. Vo všeobecnosti platí, že zosilňovacie činitele koncových tranzistorov sa musia rovnať ( pre prax sa pripúšťa odchýlka maximálne 15 % v plnom dynamickom rozsahu zmien kolektorového prúdu.)  Výber takejto dvojice sťažuje aj skutočnosť, že pohyblivosť dier v PNP tranzistore je niekoľkonásobne menšia ako pohyblivosť elektrónov v NPN tranzistore, čo sa výrazne prejaví ak tranzistory pracujú v blízkosti svojich medzných pracovných hodnôt ( to má za následok zvýšenie strát na PNP tranzistor, jeho ohriatie a zničenie.)  Preto sa veľmi často používa tzv. kvazikomplementárne zapojenie koncového stupňa, kde sa používajú výkonové koncové tranzistory rovnakého typu, ale budiace tranzistory sú vodivosti PNP a NPN. U týchto je hore uvedená požiadavka ľahšie dosiahnuteľná ( hlavne vzhľadom na dynamické zmeny ich kolektorových prúdov. ) Príklad takto riešeného koncového stupňa je na obrázku. Prvý krát bolo toto zapojenie publikované v roku 1957 pod názvom podľa autora "Linové kvazikomplementárne zapojenie koncového stupňa."

Linove kvazikomplementárne zapojenie koncového stupňa
Kvazikomplementárne zapojenie koncového stupňa.

Aby sme dostali lepšiu predstavu o tom, ako môže byť riešený koncový zosilňovací stupeň v praktickom prevedení, na nasledujúcom obrázku máme schému jedného jednoduchého koncového stupňa. Technické parametre udávané pre tento zosilňovač sú nasledovné:
- Napájacie napätie .................................... +34 V
- Zaťažovacia impedancia RZ ...................... 4 W
- Vstupný odpor Rvst ................................... 5000 W
- Vstupné menovité napätie Uvst .................. 200 mV
- Činiteľ harmonického skreslenia kh ........... < 0,5 %
- Výstupný výkon pre sínusový signál .......... 20 W, pre f = 1 kHz, RZ = 4 W, kh < 0,5 %
- Potlačenie rušivých signálov ................. ....> 60 dB
- Kľudový odoberaný prúd zo zdroja .......... 50 mA

Koncový zosilňovací stupeň s kvazikomplementárnym zapojením koncových tranzistorov
Kvazikomplementárny koncový zosilňovač.

  Ako vidno z obrázka, koncové tranzistory T1 a T2 sú rovnakého typu vodivosti, NPN. Budiace tranzistory T3 a T4 sú navzájom opačnej vodivosti, čím je zabezpečené ovládanie koncového tranzistora T1 kladnou polvlnou vstupného signálu a tranzistora T2 zápornou polvlnou vstupného signálu. Diódy KA 501 v sérii s trimrom 100R medzi bázami tranzistorov T3 a T4 zabezpečujú nastavenie pracovnej triedy AB koncových tranzistorov. Tiež sa podieľajú na teplotnej stabilizácii pracovných bodov koncových tranzistorov spolu s rezistormi R5 (0,5 W) v emitore T2 a kolektore T1. Tieto rezistory slúžia tiež na ochranu koncových tranzistorov pred skratom na výstupe na elektrickú zem zosilňovača. Člen na výstupe zosilňovača zložený z kondenzátora ( 100n ) a rezistora (10R) je tzv. Boucherotov člen, ktorý zabraňuje parazitným osciláciám na hornom okraji akustického pásma, kde je impedancia reproduktoru podstatne vyššia ako na nízkych a stredných kmitočtoch. Tú istú funkciu plní aj kondenzátor 150 pF zapojený medzi kolektor a bázu tranzistora T2.
  Tranzistor T5 pracuje ako predzosilňovací stupeň zapojený so spoločným emitorom. Jeho pracovný odpor zložený z diód KA 501, trimra 100R a rezistora 1k8 má svoju hodnotu pre striedavý signál účinne zväčšenú zavedením spätnej väzby cez kondenzátor 50 mF z výstupu zosilňovača na ľavý vývod rezistora 1k8. Keďže na kolektore tranzistora T5 je striedavý signál vo fáze s fázou signálu na výstupných svorkách výkonového zosilňovača, potom aj na ľavom aj na pravom prívode rezistora 1k8 je signál v tej istej fáze približne rovnakej veľkosti z čoho vyplýva, že rezistorom 1k8 tečie veľmi málý ( zanedbateľný ) striedavý prúd. To má za následok zväčšenie napäťového zosilnenia tranzistora T5 pre striedavý signál.
  Záporná paralelná napäťová spätná väzba je zavedená kondenzátorom 20 mF a rezistorom 330k pre striedavý signál a trimrom 330k a rezistorom 100k z výstupu zosilňovača na bázu tranzistora T5 s rezistorom 33k. Trimrom 330k sa nastavuje jednosmerná úroveň v spoločnom bode oboch koncových tranzistorov na polovičku napájacieho napätia. Pomer rezistorov 330k a 33k dáva napäťové zosilnenie pre striedavý signál.

  Pre úplnosť si ešte uveďme zapojenie koncového výkonového zosilňovača realizovaného v integrovanej forme.
Základné technické parametre sú:
- citlivosť ............................... 60 mV
- zaťažovacia impedancia .......4 W
- výstupný výkon .................... 5 W
- kľudový odoberaný prúd .....12 mA
Výkonový zosilňovač s MBA 810

!!!   Použitie obsahu stránok alebo ich častí na "kvaziautorské" a komerčné účely je v rozpore s autorskými právami a je možné len so súhlasom autora   !!!

Spracoval :  Ing. Alexander Žatkovič
Prípadné pripomienky alebo otázky zasielajte na adresu