15.2. КОМПЛЕМЕНТАРНЫЙ ЭМИТТЕРНЫЙ ПОВТОРИТЕЛЬ

В эмиттерном повторителе, схема которого приведена на рис. 15.1, мощность в нагрузке ограничена конечным значением тока, протекающего через резистор Существенно большей мощности в нагрузке и более высокого коэффициента полезного действия можно достигнуть, заменив резистор дополнительным эмиттерным повторителем (рис. 15.2).

Рис. 15.2. Комплементарный эмиттерный повторитель. Коэффициент усиления напряжению Коэффициент усиления по току Максимальная синусоидальная выходная мощность Коэффициент полезного действия при максимальной синусоидальной выходной мощности Максимальная мощность, рассеиваемая на одном транзисторе.

15.2.1. КОМПЛЕМЕНТАРНЫЙ ЭМИТТЕРНЫЙ ПОВТОРИТЕЛЬ В РЕЖИМЕ B

При положительных входных сигналах транзистор работает как эмиттерный повторитель, а транзистор заперт. При отрицательных входных напряжениях — наоборот. Таким образом, транзисторы работают попеременно, каждый в течение одного полупериода входного напряжения. Такой режим работы схемы называется двухтактным режимом В. При оба транзистора заперты; следовательно, схема имеет малый ток покоя. Ток, потребляемый как от положительного, так и от отрицательного источника напряжения, равен току в нагрузке. Поэтому схема обладает существенно более высоким коэффициентом полезного действия по сравнению с обычным эмиттерным повторителем. Еще одно различие состоит в том, что выходное напряжение при любой нагрузке может достигать поскольку транзисторы не ограничивают выходной ток. Разность между входным и выходным напряжениями равна напряжению база - эмиттер открытого транзистора. При изменении нагрузки оно меняется незначительно.

Следовательно, независимо от нагрузки. Мощность в нагрузке обратно пропорциональна сопротивлению и не имеет экстремума. Таким образом, в схеме не требуется согласования нагрузки, и максимальная мощность на выходе определяется лишь предельным током и максимальной мощностью рассеяния используемых транзисторов. При полном изменении уровня синусоидального сигнала эта мощность равна

Вычислим теперь мощность, рассеиваемую на транзисторе (мощность, рассеиваемая на транзисторе из-за симметрии схемы будет такой же):

Для синусоидального входного сигнала

При мощность, рассеиваемая на транзисторах, как и следовало ожидать, равна нулю. При она равна

Отсюда следует, что коэффициент полезного действия схемы составляет

Максимальная мощность рассеивается на транзисторах не при полной амплитуде выходного сигнала, а при

что следует из условия экстремума

В этом случае на каждом транзисторе рассеивается мощность

Рис. 15.3. Распределение мощности в комплементарном эмиттерном повторителе. 1 - потребляемая мощность; 2 - мощность а нагрузке; 3 - мощность рассеиваемая на каждом транзисторе.

Зависимость выходной, рассеиваемой и потребляемой мощности от амплитуды выходного сигнала показана на рис. 15.3.

Как уже отмечалось выше, в каждый момент времени открыт только один из транзисторов. Однако это справедливо только для частот входного сигнала, не превышающих частоту пропускания используемых транзисторов. Из открытого состояния в закрытое транзистор переходит за определенный промежуток времени. Если длительность колебаний входного напряжения меньше этого промежутка времени, оба транзистора могут оказаться открытыми одновременно. При этом через открытые транзисторы от будет течь большой ток, который может привести к мгновенному разрушению транзисторов. Колебания с такой критической частотой могут возникнуть также в усилителях, охваченных отрицательной обратной связью, или даже тогда, когда нагрузка эмиттерного повторителя носит емкостной характер. Для защиты транзисторов следует предусмотреть ограничение тока.