Двухтактный каскад

Основные топологии двухтактного моста

Двухтактный каскад - это просто мостовая схема. Два усилительных прибора (вентиля) перекачивают ток источника (источников) питания туда-сюда через нагрузку Н. Полный мост (на четырёх усилительных приборах) аналогичен, его здесь не рассматриваем простоты ради.

Схема
Включение по постоянному току	Параллельное	Последовательное	Последовательное
Полярность выходных приборов	Одного типа проводимости	Одного типа проводимости	Комплементарная пара
Возможные типы приборов	Лампы (основной) Транзисторы (редко)	Транзисторы Лампы (редко)	Только транзисторы
Входные напряжения на двух плечах моста	Противофазные равной амплитуды	Противофазные разных амплитуд	Синфазные равной амплитуды с постоянным сдвигом или без него
Области применения	Ламповые УНЧ	Силовые схемы управления Интегральные усилители мощности	Силовые схемы управления Интегральные усилители мощности УНЧ на дискретных транзисторах

Двухтактный каскад на комплементарных выходных транзисторах

Применяемые выходные приборы: комплементарные пары биполярных транзисторов или комплементарные пары МДП-транзисторов n-типа и p-типа с индуцированным каналом. Комплементарных ламп, по определению, не бывает ;(.

Комплементарный эмиттерный повторитель

Область применения: основной тип выходного каскада УНЧ на дискретных транзисторах. Реже - выходной каскад интегральных УНЧ (например, LM12).

• 
  Принцип устройства. Ячейки "дельта-вэ", задающие смещение, на практике обычно объединяются в одну "квазибатарейку"
• 
  То же на МДП
• 
  Принцип устройства, смещение задаётся парой диодов.
• 
  Реальные двух- и трёх-ступенчатые повторители (Cordell)
• 
  Одно-, двух- и трёх-ступенчатые на одном листе
• 
  Реальный пример: двухступенчатый с пятью параллельными транзисторами в каждом плече

Три конфигурации двухкаскадного эмиттерного повторителя

• 
  Тип 1. Первый каскад в классе B
• 
  Тип 2. Первый каскад в классе А. Хорошее поведение на ВЧ (перезарядка емкостей при включении-выключении выходных тр-ров)
• 
  Тип 3. Первый каскад в классе А. Потенциально ещё лучшее поведение на ВЧ, ценой больших токов

Повторитель на комплементарных двойках с локальной ООС

Область применения: выходной каскад УНЧ на дискретных транзисторах.

Суть: параллельное включение маломощного комплементарного эмиттерного повторителя в классе А (T1, T2) и мощного каскада в классе (обычно) В (T3, T4). Коллекторные сопротивления Rc порядка 100 Ом, ток T1, T2 порядка 5-10 мА. Незначительный рост тока через коллекторное сопротивление подключает мощные транзисторы Т3 или Т4, как следствие - растёт падение напряжения на эмиттерных резисторах Re, и ток T1, T2 уменьшается.

• 
  Би-Би
• 
  Би-МДП

Параллельный эмиттерный повторитель

Область применения: выходной каскад интегральных буферных усилителей на токи до нескольких сот миллиампер (например, BUF634), выходной каскад особо линейных интегральных ОУ. Схема трудно масштабируется в область больших токов (сложности с прокачкой токов баз выходных транзисторов, особые требования к термостабилизации тока покоя, большие токи покоя, чем у обычного комплементарного повторителя).

• 
  Принцип устройства
• 
  С выравнивающими резисторами и подпирающей ёмкостью
• 
  Принцип устройства + развитие схемы
• 
  Ещё одна схема

Свёрнутый параллельный эмиттерный повторитель с умощнением

Область применения: выходной каскад УНЧ.

• 
  Пример реальной схемы (Cordell)

Нетрадиционные способы питания выходных транзисторов ("класс G" и "класс Н")

Область применения: Экономичные УНЧ батарейных устройств (обычно с внутренним импульсным БП, преобразующим 1,5 или 3 Вольта батарейки в большие напряжения). Реже - мощные УНЧ с сетевым питанием. Обозначения "Класс G" и "Класс H" относятся только к способу управления напряжением питания, сам же выходной каскад (обычно комплементарный повторитель) как был, так и остаётся в классе АB или В.

• 
  Класс H - переключаемые шины питания
• 
  Класс G - переключаемые шины питания и каскодная пара вместо обычного транзистора

Двухтактный каскад на выходных приборах одного типа проводимости

Применяемые выходные приборы: биполярные транзисторы npn-типа или МДП-транзисторы n-типа, вакуумные лампы. Исторически, первыми типами применённых транзисторов были германиевые pnp, но это было очень давно и уже не повторится.

Трансформаторный двухтактный каскад

Область применения: Ламповые двухтактные усилители. Исторически в ранних транзисторных приёмниках применялась как раз эта схема, но уже к 1970-м годам её заменили бестрансформаторные.

• 
  На лампах (с трансформаторным входом - обязателен только при работе с токами сетки)
• 
  Варианты включения экранированных ламп
• 
  На транзисторах (с трансформаторным входом - практически безальтернативно)
• 
  Ещё на транзисторах
• 
  Лампы и транзисторы. Идентично за исключением того, что транзисторы смещаются обычно током, а лампы - только потенциалом.

Квазикомплементарный транзисторный каскад

Область применения: Интегральные мощные УНЧ (например, LM3886), простые УНЧ для схем с однополярным (батарейным) питанием. Исторически применялся во всех мощных УНЧ 1950-х и 1960-х годов (схема Лина), но к концу 1970-х был безальтернативно вытеснен комплементарным повторителем.

• 
  Исходная схема Лина (с двуполярным питанием и npn, в оригинале 1956 года однополярное питание и pnp)
• 
  Проблема: асимметрия пар Дарлингтона (справа) и Шиклаи (слева)
• 
  Усовершенствование Баксендалла: диод "пододвигает" Uбэ пары Шиклаи до Uбэ пары Дарлингтона
• 
  На МДП

Подробно об эволюции квазикомплементарной схемы - J. L. Hood, Valve and transistor amplifiers и Ian Sinclair, Audio and Hifi Handbook

Экзотические квазикомплементарные каскады

Область применения: не применяются. Ламповые OTL-усилители по схемам Футтермана и Розенблита оказались катастрофически ненадёжными, а транзисторные квазикомплементарные с входными трансформаторами - ненужными. В настоящее время используется совместно с драйвером выходного каскада, например, в качестве драйвера для управления мощными полевыми транзисторами (MC34151).

• 
  Квазикомплементарный транзисторный каскад "Тотемный столб" с входным трансформатором

Цирклотрон

Область применения: Бестрансформаторные ламповые УНЧ. В отличие от усилителей Футтермана-Розенблита схема надёжна - настолько, насколько она может быть надёжной при таком числе ламп (счёт на десятки) и блоков питания (минимум 4 на канал).

• 
  Принцип устройства