Студопедия
Контакти
 


Тлумачний словник

Реклама: Настойка восковой моли




Підсилювачі потужності

 

Ці підсилювачі призначені для забезпечення потрібної потужності сигналу на опорі навантаження при мінімальному значенні коефіцієнта нелінійних спотворень і максимальному ККД. Підсилювачі потужності є вихідними каскадами радіоприймачів, магнітофонів, електрофонів, телевізорів. Як опори навантаження в них застосовуються, наприклад, динамічні головки гучномовців, власний опір яких порівняно з вихідним опором транзистора невеликий.

Отже, однією з проблем при побудові підсилювачів потужності є забезпечення узгодження між вихідним опором транзистора й опором навантаження. Друга проблема полягає в забезпеченні економічного режиму роботи транзистора, при якому за відсутності сигналу від джерела живлення споживалась би мінімальна енергія. Першу проблему вирішують вибором схеми побудови каскадів, другу — вибором режиму транзистора і положення РТ на його динамічній ВАХ.

Підсилювачі потужності будують на транзисторах середньої та великої потужностей, які працюють при великих амплітудах струмів і напруг сигналів, сумірних зі значеннями напруг джерел живлення. Для відведення теплоти, що виділяється в транзисторах, часто використовують радіатори.

За схемою побудови розрізняють одно- та двотактні підсилювачі потужності. Двотактна схема зменшує нелінійні спотворення сигналу. За режимом роботи транзистора підсилювачі бувають класів А, В й АВ, найекономічніший з них — режим класу В, теоретичний ККД якого може досягати 78 %. Однак такий підсилювач навіть при двотактній схемі створює значні нелінійні спотворення сигналу. Тому на практиці найчастіше застосовуються двотактні підсилювачі потужності класу АВ. Для роботи каскаду в режимі А на вхідний електрод (базу) подається така напруга U10, щоб РТ, яка визначає стан схеми за відсутності сигналу, знаходилася приблизно на середині прямолінійної ділянки прохідної характеристики транзистора (рис. 5.15). У цьому режимі напруга U10 завжди перевищує найбільшу амплітуду вхідного сигналу Um вх, а струм I20 , який визначає положення РТ, перевищує найбільшу амплітуду струму на виході Iтвих; відповідно U20 > Uт вих. Згідно з рис. 5.15 ККД каскаду тобто навіть



Интернет реклама УБС

(5.22)

теоретично допустимий ККД каскаду в режимі А не перевищує 50 %.

Рис. 5.15. Положення РТ і діаграми струму та напруг на електродах транзистора в

підсилювачі потужності класу А

 

Однак максимальна амплітуда сигналу на вході підсилювача діє короткий час. Тому реальний ККД каскаду не перевищує кількох відсотків. Ще одна негативна особливість режиму А полягає в тому, що саме за відсутності сигналу вся енергія джерела живлення виділяється на транзисторі у вигляді теплоти, тобто транзистор в режимі А працює в найтяжчих теплових умовах, потребуючи найбільшого охолодження саме за відсутності сигналу або малих його амплітудах.

У режимі В (рис. 5.16) РТ вибирається так, щоб струм спокою за відсутності сигналу дорівнював нулю (I20 = 0), тобто РТ розташовується на самому початку ВАХ прямої передачі сигналу. Під дією сигналу на вході струм проходить через транзистор тільки протягом половини періоду, маючи форму імпульсів з кутом відсікання θ = π/2.

Рис. 5.16. Положення РТ і діаграми струму та напруг на електродах транзистора в

підсилювачі потужності класу В й АВ

Розвиваючи імпульс струму в ряд Фур'є при синусоїдній формі сигналу на вході, маємо

(5.23)

Таким чином,

(5.24)

тобто теоретично можливий ККД у режимі В може досягти майже 78 %.

Однак не ця властивість робить режим В дуже економічним. Справа в тому, що в режимі В споживання енергії від джерела живлення за відсутності сигналу на вході каскаду теж відсутнє і зростає, причому нелінійно, зі збільшенням амплітуди вхідного сигналу. Тому економічні показники каскаду в режимі В суттєво вищі, ніж це здається на перший погляд, охолоджувати транзистор значно простіше, а найтяжчі теплові умови для нього тривають недовго. Проте режим В створює значні нелінійні спотворення сигналу, внаслідок чого на практиці використовують проміжний режим АВ, при якому в стані спокою через транзистор проходить деякий струм I`20, що визначає положення РТAB.

Крім розглянутих, є також режими роботи транзистора С (коли 0 < 90°) та В (перемикальний режим, при якому транзистор має два стани: відсікання колекторного струму і насичення), але вони в ПЗЧ не застосовуються.

Для практичної реалізації режимів АВ і В стандартна схема підсилювача потужності не може бути використана через наявність великих нелінійних спотворень. Такі підсилювачі будують за двотактною схемою, в якій два транзистори ввімкнені послідовно відносно джерела живлення і паралельно відносно сигналу. При цьому змінний струм вони пропускають по черзі: позитивну хвилю — один транзистор, негативну — інший, а в навантаженні ці струми додаються. Однією з особливостей двотактних схем є те, що зниження нелінійних спотворень у них відбувається не тільки завдяки почерговій роботі транзисторів, а й у зв'язку з тим, що парні гармонічні складові імпульсів струму в них взаємно знищуються внаслідок їх протифазності в навантаженні.

Дуже поширеними двотактними практичними схемами є емітерні повторювачі на комплементарній парі транзисторів. Комплементарною, або доповнювальною, називають пару транзисторів, які мають близькі характеристики і протилежні структури (п-р-п та.р –п -р;п- і р-канали). Спрощену принципову схему такого підсилювача і графіки, що ілюструють її роботу, зображено на рис. 5.17. Транзистори VТ1 та VТ2 ввімкнено в коло джерела живлення послідовно за постійним струмом, але їхні входи і виходи з'єднані паралельно за напругою сигналу. Для спрощення схеми кола забезпечення положення РТ на рис. 5.17, а не показано.

Під дією змінної напруги на вході через навантаження RH проходитиме змінний струм і , який дорівнює різниці змінних складових колекторних струмів транзисторів VТ1 і VТ2:

(5.25)

Це зумовлено тим, що позитивна півхвиля вхідної напруги, підведена до бази транзистора структури п-р-п, діє на базі транзистора структури p-п-р як негативна півхвиля і навпаки, тобто схема підсилювача на комплементарних транзисторах не потребує спеціальних фазоінверсних каскадів. Амплітуда змінної складової струму в навантаженні при повній симетрії схеми приблизно дорівнює подвійній амплітуді колекторного струму кожного транзистора.

Основним недоліком розглянутої схеми є труднощі підбору різнотипових симетричних транзисторів великої потужності. Тому частіше застосовують схеми, в яких у вихідному каскаді підсилювача потужності встановлюють однакові транзистори, а протифазні напруги сигналу подають на них з фазоінверсного каскаду, побудованого на комплементарній малопотужній парі. Принципову схему такого підсилювача показано на рис. 5.18.

Рис. 5.17. Спрощена принципова схема двотактного підсилювача потужності на комплементарній парі транзисторів (а) і діаграми, що ілюструють її роботу в режимах А (б) і В (в)

 

 

З підсилювача напруги сигнал по дається на входи транзисторів VТ1 і VТ2, навантаженнями яких є резистори та R4. Напруги на базах цих транзисторів створюються за допомогою резисторів К1 і КК2. Терморезистор КК2 забезпечує температурну стабілізацію режиму роботи підсилювача зміною напруги на базах при зміні температури, для чого резистор RК2 має механічний та тепловий контакти з радіатором вихідних транзисторів. Замість терморезистора можна застосувати один або кілька (це залежить від того, який режим — В чи А В здійснено в схемі) кремнієвих діодів, увімкнених послідовно в прямому напрямку.

 

Рис. 5.18. Принципова схема підсилювача потужності з фазоінверсним каскадом

 

 

З резисторів R3 та R4 знімаються напруги сигналів (з однаковими амплітудами і протилежними фазами), які подаються на входи транзисторів VТЗ тa VT4 двотактного вихідного каскаду, опір навантаження якого Rн через роздільний конденсатор С2 дуже великої ємності приєднано до середньої точки схеми. Цей конденсатор запобігає проходженню постійних складових струмів через навантаження. Проходження ж змінних складових показано на схемі: коли діє негативна півхвиля сигналу, через відкритий транзистор VТЗ конденсатор С2 заряджається струмом і1, а під час дії позитивної півхвилі транзистор VТЗ прикривається і конденсатор С2 розряджається струмом і2 через відкритий транзистор VТ4. Завдяки постійним складовим струмів на резисторах R3 та R4 утворюються напруги, що забезпечують у вихідних транзисторах режим АВ.

 


Читайте також:

  1. Ne і ne – поточне значення потужності і частоти обертання колінчастого вала.
  2. Активна та повна потужності
  3. Аналого – дискретні підсилювачі
  4. Біохімічні чинники виникнення втоми при виконанні короткочасних вправ максимальної і субмаксимальної потужності
  5. ВВІМКНЕННЯ ОПЕРАЦІЙНИХ ПІДСИЛЮВАЧІВ
  6. Вибір кількості і потужності цехових трансформаторів з врахуванням компенсації реактивної потужності.
  7. Вибір потужності генератора електростанції
  8. Види виробничої потужності, чинники, що її визначають, послідовність розрахунків
  9. Визначення номінальної потужності ел. двигуна.
  10. Визначення потужності електродвигуна місильно-перемішувального обладнання
  11. Визначення потужності різального устаткування
  12. Визначення потужності сортувально-калібрувального устаткування.

Загрузка...



<== попередня сторінка | наступна сторінка ==>
Резонансні підсилювачі | Підсилювачі постійного струму й операційні підсилювачі

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:


 

© studopedia.com.ua При використанні або копіюванні матеріалів пряме посилання на сайт обов'язкове.


Генерація сторінки за: 0.001 сек.