Однотактные и двухтактные апериодические усилители мощности. Характеристики усилителя мощности .

↑

▷ Содержание

⇐ ПредыдущаяСтр 8 из 12Следующая ⇒

▷ Похожие статьи

Апериодические усилители мощности усиливают широкополосные сигналы. Основные области их применения – усиление звуковых и видеосигналов. Стремление повысить КПД приводит к увеличению амплитуд напряжений и токов усилительных элементов до предельно возможных. При таких условиях заметны нелинейности вольтамперных характеристик, приводящие к искажениям усиливаемых сигналов. Требования получения максимальной мощности в нагрузке усилителя и минимальных нелинейных искажений являются противоречивыми. При расчете АУМ приходится искать компромиссные решения.

Характеристики усилителя мощности:

- коэффициент полезного действия – определяется как отношение полезной мощности, которая отдается в нагрузку усилителем, к величине суммарной мощности, получаемой от источника питания (для ламповых усилителей этот коэффициент составляет 12-14%, а в транзисторных может достигать даже 50%);

- коэффициент усиления – отражает усилительную способность устройства (различают коэффициенты усиления тока, напряжения, мощности);

- величина выходной мощности (варьируется от сотых долей Вт до сотен Вт) и номинальная мощность (записана в техпаспорте на усилитель и отражает максимальное значение мощности, которое можно получить на выходе усилителя, если значение искажений полученного на выходе сигнала находится в допустимых приделах);

-искажения, вносимые усилителем. Качество усилителя определяется степенью искажений, вносимых усилителем при усилении входного сигнала. Под искажением следует понимать изменение формы выходного сигнала по сравнению с формой входного.

Каскады усиления мощности могут быть как одно-, так и двухтактными. В зависимости от выбора рабочей точки и величины возбуждающего напряжения в этих каскадах используется тот или иной режим усиления. Однотактные каскады работают в режиме А. Усилительные каскады, содержащие один или несколько параллельно включённых усилительных элементов, на входы которых подают одно входное напряжение и с выхода которых снимают одно выходное напряжение усиленного сигнала, называют однотактными. Они используются для получения в нагрузке сравнительно небольших мощностей. Однотактные каскады могут выполняться в зависимости от величины нагрузки с бестрансформаторным и трансформаторным её включением в выходную цепь каскада.Простейшим способом подключения нагрузки к каскаду усиления мощности является её непосредственное включение в коллекторную цепь транзистора (рис.1,а). Если сопротивление нагрузки не имеет реактивных составляющих, то линии нагрузки по постоянному и переменному току каскада будут совпадать (рис.1,б).

Максимальная амплитуда напряжения на коллекторе Ukm = (Ukmax - Ukmin)/2. Амплитуда выходного тока каскада Ikm = I0k - Ikmin.

Предположим, что усилительный элемент идеален и его остаточные напряжения Ukmin и ток Ikmin равны нулю. Тогда Ukmax = Ek

Мощность потребляемая усилительным каскадом от источника питания, определится так как потребляемый каскадом ток Iо ≈ Iок. Тогда максимально возможный КПД бестрансформаторного однотактного усилителя мощности в режиме А составит приблизительно 25%.

Сопротивление нагрузки, необходимое для получения такого КПД, имеющего место только при полном использовании тока и напряжения питания,

равно Rk0 = Ukm/Ikm = Ek/(2 * Iok). Так как через нагрузку протекает и постоянная составляющая тока, то Rк0 = Rк-. Наличие остаточных напряжения Uk min и тока Ik min

уменьшает максимальный КПД реального усилительного каскада. Практически достижимый КПД составляет 20%.

Достоинства: простота; отсутствие потерь мощности в выходном устройстве, дополнительных частотных и нелинейных искажений; возможность усиления сигналов в широкой полосе частот.

Недостатки: низкий КПД; протекание через нагрузку постоянной составляющей тока питания; наличие на нагрузке постоянного потенциала относительно общего провода.

Двухтактный усилитель мощности состоит из двух симметричных плеч, работающих на общую нагрузку Транзисторы в каждом плече подбираются с максимально близкими характеристиками и работают в одинаковом режиме Единственным отличием в работе плеч усилителя является противофазность переменных составляющих выходных напряжений и токов.

Бестрансформаторные двухтактные каскады усиления мощности в настоящее время получили самое широкое распространение. Непосредственное включение нагрузки в выходную цепь позволяет устранить вносимые выходным трансформатором частотные, переходные и нелинейные искажения, а также избавиться от потерь мощности в трансформаторе. В схемах бестрансформаторных двухтактных усилителей мощности можно использовать в плечах транзисторы с проводимостью одного или разного типа.

Рассмотренные простейшие схемы двухтактных бестрансформаторных усилителей мощности могут работать как в режиме В. так н в режиме АВ.

Зная напряжение смещения Um =Ic*RH. Зная необходимый ток генератора тока Ic, можно определить по выходным или переходным характеристикам необходимое смещение UЗИ и затем рассчитать требуемое значение сопротивления Rи.

28. Классификация генераторов колебаний, показатели качества. Принцип генерирования колебаний, условия самовозбуждения. Генератором сигналов называется устройство, преобразующие энергию источника постоянного тока в энергию незатухающих электромагнитных колебаний заданной частоты и формы. В зависимости от формы генерируемых сигналов различают генераторы гармонических и несинусоидальных (пилообразных, прямоугольных и т.д.) колебаний

По способу возбуждения различают:

• импульсные генераторы с самовозбуждением (автоколебатель-

ные), внешним, или посторонним возбуждением и генераторы, работающие в ждущем, или заторможенном режиме.

• ждущие импульсные генераторы отличаются от импульсных генераторов с внешним возбуждением тем, что параметры импульсов, генерируемых ждущими генераторами, практически не зависят от формы внешних (запускающих) импульсов. Для выполнения условия самовозбуждения в генераторе создается цепь положительной обратной связи. Для обеспечения работы в ждущем режиме применяются специальные схемотехнические меры, вследствие чего цепь ПОС начинает действовать.

Классификация генераторов производится также по типу усилительных элементов на электронно-управляемых лампах, транзисторах, на операционных усилителях и т.д., по виду частотно-избирательной обратной связи (RC–, LC–, RL–, и RLM–генераторы), по генерируемой частоте (высокочастотные – от 100 кГц до 100 МГц, низкочастотные – от 10 Гц до 100 кГц, инфранизкочастотные – до 10 Гц) и другим признакам.

Условия самовозбуждения:

Самовозбуждение усилителей Самовозбуждение — возникновение электрических колебаний в электронной системе при отсутствии внешних воздействий. Самовозбуждение возникает из-за неустойчивости равновесия в системе. Это физическое явление, суть которого состоит в попадании выходного сигнала на вход усилителя. Этот сигнал снова усиливается и отображается на выходе, затем снова попадает на вход. Такое циклическое движение сигнала вызывает колебательный процесс на резонансной частоте системы. Данное явление может быть, как нежелательным (ухудшающим характеристики аппаратуры) так и желательным, используемым для формирования гармонического сигнала в генераторах.

Познавательные статьи:



Алгоритмические операторы Matlab

Конструирование и порядок расчёта дорожной одежды

Исследования учёных: почему помогают молитвы?

Почему терпят неудачу многие предприниматели?