Для забезпечення найбільшого значення коефіцієнта корисної дії підсилювальні елементи повинні працювати в класах AB, B або D. Двотактна схема, що працює в класі В, теоретично може забезпечити коефіцієнт корисної дії до 78%, при цьому мінімальний коефіцієнт гармонік дорівнює 6-10% [1].
Двотактний каскад в режимі АВ забезпечує менші нелінійні спотворення, ніж у класі В, але має менший коефіцієнт корисної дії.
Керуючі пристрої підсилювача класу D істотно складніше попередніх каскадів лінійного підсилювача. Тому в якості основного варіанту будемо розглядати режим роботи підсилювача класу B. Для забезпечення малих лінійних і частотних спотворень транзистори в плечах двотактного підсилювача необхідно підбирати так, щоб вони складали компліментарні пари або, в крайньому випадку, їх граничні частоти і коефіцієнти підсилення відрізнялися не більше ніж на 20%.
У кінцевих каскадах транзистори можуть бути включені будь-яким з трьох відомих способів. Схема із загальною базою дозволяє отримати найменші нелінійні спотворення, але порівняно мале посилення по потужності. Параметри каскадів в цьому випадку мало залежать від температури навколишнього середовища і заміни транзисторів, тому в двотактних схемах при включенні транзисторів із загальною базою коефіцієнти підсилення транзисторів можуть відрізнятися до 30%.
Схема з загальним емітером забезпечує найбільше посилення, але зате вносить порівняно великі нелінійні спотворення.
Схема із загальним колектором забезпечує приблизно таке ж посилення, як схема із загальною базою, і дещо менші нелінійні спотворення, ніж схема з загальним емітером. Вхідний опір каскаду виявляється найвищим. Параметри каскаду в цьому випадку залежать від зміни температури навколишнього середовища і заміни транзисторів [13].
Межкаскадная зв'язку проектованого підсилювача повільних сигналів повинні бути гальванічними або оптронная. Оптрони мають досить низький коефіцієнт передачі, тому в розробляється підсилювачі використовуватимуться гальванічні міжкаскадні зв'язку.
В якості підсилювача доцільно застосовувати інтегральні операційні підсилювачі, володіють великим коефіцієнтом посилення, значним вхідним і відносно малим вихідним опорами. Оскільки операційні підсилювачі здатні віддавати в навантаження досить невеликий струм, як правило, істотно менший одиниць ампера і напруга 10-15 В, то підсилювач потужності повинен забезпечити узгодження операційного підсилювача з навантаженням.
2. Опис електричної схеми проектованого пристрою
При побудові підсилювача змінного струму на основі операційного підсилювача використовуються два підходи до проектування подібних пристроїв. Перший базується на способі побудови багатокаскадних підсилювачів RC-ланцюгами зв'язку. Його суть полягає в заміні транзистора інтегральним ОУ (малюнок 2). Зважаючи на його великого власного посилення така заміна дозволяє значно зменшити необхідне число каскадів, тобто спростити пристрій [6].
Рисунок 2 - Схема підсилювача змінного струму з RC-ланцюгами зв'язку
У цьому випадку (як і у вихідному транзисторному підсилювачі) нижня межа смуги пропускання визначається параметрами ланцюгів зв'язку. Жорстка стабілізація режиму спокою потрібно тільки у вихідних каскадах підсилювача, що працюють з сигналами близькими до гранично допустимим. Така стабілізація забезпечується введенням в ОУ ланцюгів ООС по постійному струму. Додатково на ці ланцюги можна покласти і функції формування необхідних частотних властивостей всього підсилювача.
Другий підхід заснований на використанні для посилення змінної напруги підсилювача постійного струму (УПТ). У цьому випадку (як і в попередньому) нижня межа смуги пропускання може формуватися вхідними та вихідними RС-ланцюгами зв'язку. У такому підсилювачі всі каскади пов'язані по постійному струму. Тому забезпечення стабільності режиму спокою вихідних каскадів вимагає введення в підсилювач загального ланцюга ООС по постійному струму (рис.3). Якщо цей зв'язок виконати частотно-залежною, то вона може формувати необхідний вид частотної характеристики пристрою в області як низьких, так і високих частот. Це дозволяє відмовитися від вхідних і вихідних RС ланцюгів, що, як правило, позитивно позначається на властивостях підсилювача. Наприклад, якщо вихідний опір джерела вхідного сигналу підсилювача носить індуктивний характер, наявність розділового конденсатора С р може призвести до появи значних частотних спотворень, обумовлених резонансними явищами у вхідному ланцюзі пристрою [6].
Рисунок 3 - Схема підсилювача змінного струму на основі підсилювача постійного струму
