Противотактни мощни усилватели класове AB, B, C. Принципни схеми. Форма на сигналите. Хармоничен анализ.

Принципни схеми. 

Принципна противотактна схема на мощен радиочестотен усилвател клас AB, B или C, изграден с полеви транзистори е показана на фиг.1а. Тя се състои от комплементарна двойка транзистори (N-MOS и P-MOS), паралелна резонансна верига и свързващ кондензатор `C_c`.

Фиг.1. Противотактни схеми на мощен радиочестотен
усилвател клас AB, B и C, изграден с полеви транзистори:
a) принципна схема; b) еквивалентна заместваща схема

Транзисторите трябва да имат съвпадащи характеристики и работят като източници на ток, управлявани по напрежение. Тъй като се използват комплементарни транзистори, тази схема се нарича комплементарна противотактна схема или комплементарно симетричен противотактен усилвател. Схемата може да бъде реализирана и с биполярни транзистори (CBJT) - npn и pnp транзистори. Противотактният усилвател клас B използва единия транзистор за усилване на положителната полувълна на входното напрежение, а другият транзистор - за усилване на отрицателната полувълна на входното напрежение. Свързващият кондензатор `C_c` блокира постояннотоковата съставка на товара. Освен това той поддържа постояннотоково напрежение `U_I/2` и захранва P-MOS транзистора, когато N-MOS транзисторът е запушен. Също така две захранващи напрежения `U_I` могат да бъдат свързани към дрейновете (колекторите) на всеки от двата транзистора. Вълновите форми на токовете и напреженията за противотактния усилвател клас B с полеви транзистори, са показани на фиг.2. Подобни графики могат да бъдат начертани и за усилватели клас AB и клас C.

Форма на сигналите

Фиг.2 Вълнови форми на токовете и
напреженията в противотактен
радиочестотен усилвател клас B

Хармоничен анализ

Елиминиране на четните хармоници в противотактните усилватели.

Нека приемем, че двата транзистора са еднакви. Дрейновият ток на горния MOS транзистор може да бъде развит в ред на Фурие и има вида:
`i_{D1}=I_D+i_{d1}+i_{d2}+i_{d3}+ ... = I_D+I_{dm1}cos omegat+I_{dm2}cos 2omegat+I_{dm3}cos 3omegat +...`                    (1)

Дрейновият ток `i_{D2}` на долния MOS транзистор е дефазиран на `180^@` спрямо `i_{D1}` и развит в ред на Фурие, има вида:
`i_{D2}=i_{D2}(omegat-180^@)`, откъдето
`i_{D2}=I_D+I_{dm1}cos (omegat-180^@) + I_{dm2}cos 2(omegat-180^@) +I_{dm3}cos 3(omegat-180^@)  +... `
`i_{D2}=  I_D-I_{dm1}cos omegat + I_{dm2}cos 2omegat - I_{dm3}cos 3omegat  +... `                  (2)

От тук следва, че товарният ток, който протича през свързващия кондензатор `C_c` представлява разликата между `i_{D1}` и `i_{D2}`, т.е.:
`i_L=i_{D1}-i_{D2}=2I_{dm1}cos omegat+3I_{dm3}cos 3omegat+... `                  (3)

Следователно в противотактната усилвателна схема се реализира процес на премахване на четните хармоници на товарния ток, който намалява изкривяванията на изходното напрежение и общото хармонично изкривяване на сигнала. Само нечетните хармоници трябва да бъдат пропуснати от паралелно-резонансния кръг, който представлява честотен филтър. Същото свойство остава валидно за всички противотактни усилвателни схеми, работещи във всички класове.