Настоящая статья имеет целью познакомить радиолюбителей со схемотехническими решениями высоколинейных выходных каскадов УМЗЧ. Схема типового выходного каскада УМЗЧ на комплементарных биполярных транзисторах, включенных по схеме с ОК.

К недостаткам такого каскада следует отнести использование транзисторов со средними частотными характеристиками и посредственной нагрузочной способностью, а также применение несовершенной схемы подачи смещения на базы выходных транзисторов.

Более совершенна схемотехника выходного каскада УМЗЧ. Примененная в этом каскаде схема подачи смещения на базы выходных транзисторов позволяет улучшить его частотные характеристики.

Каскад представляет собой трехзвен- ный эмиттерный повторитель, первое звено которого выполнено на транзисторах КТ502А и КТ503А, второе - КТ816Г и КТ817Г, третье - КТ818ГМ и КТ819ГМ. Ток покоя звеньев составляет соответственно 5,6; 29 и 100 мА.

К сожалению, комплементарность транзисторов КТ502А и КТ503А весьма относительна. Если для транзистора КТ502А с точки зрения линейности его работы оптимален ток покоя 5,6 мА, то для транзистора КТ503А - 20 мА. Это значит, что при токе покоя 5,6 мА первый из этих транзисторов в одинаковой степени усиливает обе полуволны сигнала, а второй - одну из полуволн усиливает в большей, а другую в меньшей степени, т. е. работает в нелинейном режиме.

Зависимости коэффициента передачи тока базы от величины тока коллектора транзисторов КТ816Г, КТ817Г и КТ818ГМ, КТ819ГМ подтверждают, что первые два транзистора также нельзя признать полностью комплементарными, поскольку для транзистора КТ816Г оптимален ток коллектора около 10, а для транзистора КТ817Г -40 мА. Причем выбранный для второго звена выходного каскада ток покоя 29 мА не является оптимальным ни для одного из этих транзисторов.

Транзисторы КТ818ГМ и КТ819ГМ имеют одинаковый оптимальный ток коллектора около 400 мА. Однако ток покоя транзисторов этого звена выходного каскада не является для них оптимальным, поскольку их рабочие точки находятся не на горизонтальных, а на восходящих участках характеристик. Иными словами, транзисторы звена в разной степени усиливают полуволны сигнала и о линейности его работы говорить не приходится.

Следует отметить, что при конструировании рассматриваемого выходного каскада УМЗЧ не придано должного значения его собственной линейности с отключенной общей ООС. К сожалению, при использованных автором конструкции типах транзисторов улучшить линейность первых двух его звеньев не представляется возможным. Частично достигнуть этой цели можно только в третьем звене.

Прежде всего необходимо увеличить ток покоя транзисторов звена до 400 мА, что позволит обеспечить линейную работу транзисторов в диапазоне коллекторных токов от 50 до 750 мА в режиме А. Кстати, дальнейшее увеличение коллекторных токов вызовет частичную, а затем и полную отсечку нижней полуволны усиливаемого транзисторами сигнала, т. е. работу его в режиме АВ с соответствующим ростом искажений всех видов.

Повысить выходную мощность в режиме А можно при параллельном включении в плечах звена однотипных транзисторов. Так, при соединении в параллель двух транзисторов ток покоя каскада составит уже 0,8 А, а диапазон изменений токов выходных транзисторов расширится от 50 до 1550 мА. При параллельном соединении трех транзисторов ток увеличится до 1,2 А, а диапазон изменения тока коллекторов транзисторов составит 50...2350 мА.

К сожалению, параллельное соединение транзисторов неизбежно влечет за собой ухудшение частотных характеристик эквивалентного транзистора. Устранить это препятствие можно при использовании мощных транзисторов с более хорошими частотными характеристиками.

Из распространенных транзисторов для этой цели подходят КТ864 и КТ865, имеющие по сравнению с транзисторами КТ818 и КТ819 примерно в три раза более высокую граничную частоту передачи коэффициента тока в схеме с ОЭ.

Определить оптимальную величину тока покоя такого транзистора можно, воспользовавшись зависимостью коэффициента передачи тока базы по постоянному току от величины тока коллектора. Как видно из рисунка, оптимальным является ток коллектора порядка 1 А. При параллельном соединении трех таких транзисторов ток покоя звена должен составить 3 А, а диапазон изменения тока коллекторов - 50...5950 мА.

Транзисторы этих типов, помимо улучшенных частотных характеристик, имеют также и довольно высокие коэффициенты передачи тока базы, достигающие при токе коллектора 1 А порядка 100. Это означает, что однозвен- ный выходной каскад на таких транзисторах при токе покоя 3 А потребляет от предыдущего каскада в том же режиме не более 50 мА, что позволяет отказаться от использования дополнительных звеньев усиления тока и подключить такой каскад непосредственно к достаточно мощному усилителю напряжения.

Схемотехника его входного каскада и усилителя напряжения рассматривалась ранее в разделе, посвященном усилителям напряжения. На транзисторе VT6 собран аналог регулируемого стабилитрона. Сам транзистор размещается на теп- лоотводе выходных транзисторов.

В качестве выходных транзисторов VT7 и VT8 использованы по три параллельно соединенных транзистора типов КТ864А и КТ865А. Ток покоя усилителя напряжения - 300, выходного каскада - 3000 мА. Резисторы R10, R11 входят в цепи местных безынерционных ООС. Они также могут быть использованы в качестве датчиков активных систем установки и поддержания тока покоя транзисторов выходного каскада.

Испытания макета описанного УМЗЧ показали, что при соблюдении всех изложенных в настоящей статье методик подбора элементов и выбора их режимов работы усилитель имеет вполне приемлемые характеристики и, что самое главное, обеспечивает чистое прозрачное звучание, близкое к звучанию высококачественных ламповых усилителей мощности Санкт- Петербургской фирмы "PAST AUDIO".

Использованная в этом УМЗЧ типовая схема устройства регулируемого смещения транзисторов выходного каскада не является единственно возможной. Схема такого устройства, собранного на транзисторах КТ850А и КТ851А в диодном включении.

Оно полностью симметрично для обеих полуволн проходящего через него сигнала звуковой частоты при токе покоя 300 мА. Изменяя в небольших пределах напряжение смещения на переходах эмиттер-база выходных транзисторов, резистор R1 позволяет установить необходимую величину тока покоя выходного каскада.

При подборе транзисторов выходного каскада VT7, VT8 необходимо иметь в виду, что поскольку они работают в достаточно напряженном режиме (рассеиваемая на каждом из них постоянная мощность составляет около 50 Вт), коэффициент передачи тока базы по постоянному току должен быть у них одинаковым. В противном случае, так как рассеиваемая на транзисторах мощность прямо пропорциональна величине этого коэффициента, наиболее нагруженный транзистор плеча может выйти из строя.