рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры

Раздел Образование
/
Підсилювачі потужності

Реферат Курсовая Конспект

Выберите учебное заведение

Підсилювачі потужності

Підсилювачі потужності - раздел Образование, Основи радіоелектроніки Ці Підсилювачі Призначені Для Забезпечення Потрібної Потужнос...

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 U_{m вх}, а струм I₂₀, який визначає положення РТ, перевищує найбільшу амплітуду струму на виході I_твих; відповідно U₂₀ > U_{т вих}. Згідно з рис. 5.15 ККД каскаду тобто навіть

(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 РТ_AB.

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 R_H 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 RЗ 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 R_н 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.

Развернуть

Открыть в широком формате

– Конец работы –

Эта тема принадлежит разделу:

Основи радіоелектроніки

Затверджено Міністерством освіти i науки України... Підручник для студентів вищих педагогічних...

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Підсилювачі потужності

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Все темы данного раздела:

СПИСОК СКОРОЧЕНЬ
АЛП – арифметико-логічний пристрій АМ – амплітудна модуляція АРП – автоматичне регулювання АХ – амплітудна характеристика АЦП – а

ПЕРЕДМОВА
Політехнічна і практична спрямованість підготовки майбутніх учителів фізики значною мірою залежить від опанування ними необхідного обсягу знань та практичних умінь стосовно загальнотехнічних дисцип

Сигнали та їхні параметри.
Сигнал — це будь-який фізичний носій інформації, кількісні характеристики змінюються з часом. Це фізичний процес, здатний діяти на органи чуття людини або технічні пристрої (

Сигнали повідомлення
Реальні сигнали повідомлення (наприклад, електричні сигнали мови, музики, зображення) є випадковими неперіодичними функціями часу. Для спрощення аналізу вважаємо їx складними періодичними детерміно

Дискретизація аналогових сигналів повідомлення
Якщо аналогові сигнали, задані функцією , розглядати в кінцевому проміжку часу, то зовсім не обов'язково враховувати всю нес

Багатоканальна передача інформації
Розглянуті аналогові і цифрові сигнали повідомлення можуть бути використані для передачі по лінії зв'язку одночасно тільки одного повідомлення. Такий зв'язок називається однокана

Деталі й елементи радіоелектронних кіл
Будь-який складний радіоелектронний пристрій складається з обмеженого набору відносно простих деталей, які при з'єднанні утворюють електричні кола. Електричне коло — це сукупність з'єднаних

Схеми радіоелектронних пристроїв
Для побудови, аналізу й унаочнення радіоелектронних пристроїв користуються різноманітними схемами, найпоширенішими з яких є структурні, функціональні, принципові (повні), монтажні (

Аналіз властивостей радіоелектронних кіл
Існує кілька способів аналізу властивостей радіоелектронних кіл: аналітичні, графічні, графоаналітичні. Залежно від схеми, режиму її роботи, виду сигналу, цілей аналізу вибир

Чотириполюсника
Розглянемо навантажений чотириполюсник (див. рис. 2.6, б), в якому значення струму на виході замінимо за законом Ома . Тоді система рівнянь

Вимірювання основних параметрів чотириполюсників
Усі розглянуті вище характеристики та параметри чотириполюсника можна одержати експериментально прямим вимірюванням й обчисленням. Для визначення малосигнальних параметрів

Діелектричних матеріалів
Найпоширенішими радіодеталями як у дискретному, так і в інтегральному виконанні є резистори та конденсатори, які виготовляють з різноманітних провідникових матеріалів з використанн

Резистори
За зонною теорією провідності до напівпровідників належать речовини, в яких ширина забороненої зони не перевищує 3 еВ, або такі, питома електропровідність яких лежить у межах від 10

Електронно-дірковий перехід і його властивості. Напівпровідникові діоди
Розглянуті вище властивості однорідних напівпровідників використовуються лише для побудови напівпровідникових резисторів. Більшість же напівпровідникових приладів й елементів мікрое

Транзистори
Транзистором називають напівпровідниковий прилад, що має три виводи (електроди) і здатний підсилювати потужність сигналу. Назва приладу походить як словосполучення від двох англі

Електровакуумні прилади
Найпростіший електровакуумний прилад — діод (рис. 3.22, а) має вигляд балона, тиск повітря в якому не перевищує 10–7…10–8 мм. рт. ст., де знаходя

Чотириполюсники
Розглянуті в п. 3.5 та 3.6 активні елементи радіоелектронних кіл мають різну фізичну природу, будову і принцип дії, але в радіоелектронних пристроях вони виконують одну й ту саму фу

Транзисторів та електронних ламп
Режим роботи транзисторів й електронних ламп забезпечується початковим положенням РТ на їхніх ВАХ, яке визначається значеннями постійних напруг на електродах за відсутності сигналу.

Напівпровідникові інтегральні мікросхеми
Розглянуті радіодеталі – резистори, конденсатори, діоди, транзистори, електровакуумні прилади тощо – складають дискретну елементну 6азу радіоелектроніки. Кожна з цих деталей виготов

Мікроелектроніку
Підвищення рівня інтеграції мікросхем І пов'язане з ним зменшення розмірів елементів мають свої межі. Наприклад, Інтеграція більш як 10е елементів в 1 см3 кристала стає вже ек

Електронно-променеві прилади
Електронно-променевими називають електровакуумні прилади, в яких для перетворення сигналів інформації використовують потік електронів у вигляді гостро сфокусованого променя або пучка пром

Типи електричних фільтрів
Однією з поширених операцій, що виконуються в радіоелектронних колах, є виділення певного сигналу або частини його спектра з сукупності інших сигналів та завад. Для цього використо

Властивості найпростіших RС-елементів
Для виділення сигналів у найпростіших RС-фільтрах використовується залежність реактивного опору конденсатора, а разом із ним і коефіцієнта передачі чотириполюсника, від частоти. Для поліпшен

Вибірні властивості коливального контуру
Резонансні фільтри, або -фільтри, складають з коливальних контурів, тобто з каскадно з’єднаних реактивних елементів різного виду. В них заб

Загальна структура і типи підсилювачів
Підсилення — це найпростіший і базовий вид будь-яких перетворень електричних сигналів. Навіть у тих випадках, коли для виконання основної функції (наприклад, перетворення спектрів сигналів) досить

Каскаду
Для підсилення широкосмугових сигналів найчастіше застосовуються аперіодичні підсилювачі. Вони ж є основою для створення підсилювальних мікросхем і вибірних підсилювачів, побудованих на

Резонансні підсилювачі
Ці підсилювачі найчастіше використовуються для виділення та підсилення радіочастотних сигналів. Це — суто вузькосмугові вибірні підсилювачі, основними параметрами яких є максимальний коефіцієнт під

Підсилювачі постійного струму й операційні підсилювачі
Якщо миттєві значення сигналу змінюються дуже повільно, то нижня гранична частота смуги пропускання підсилювача має прямувати до нуля. З цією метою каскади підсилювачів з'єднують мі

Загальна структура і типи перетворювачів сигналів
Перетворення електричних сигналів поряд з їх виділенням та підсиленням є однією з основних функцій радіоелектроніки. Існує два виду перетворення сигналів: логічне перетворенн

Модуляція і схеми модуляторів
Модуляція — це процес, завдяки якому з використанням допоміжного коливання спектр керувального сигналу переноситься до ділянки вищих частот із метою здійснення багатоканальної передачі інфор

Демодуляція і схеми детекторів
За визначенням демодуляція (детектування) сигналу — це процес, зворотний його модуляції. Згідно з п. 6.1 детектування може відбуватися як у параметричних (синхронне детектува

Перетворення і множення частоти
Перетворення частоти — це лінійне перенесення спектра радіосигналу з однієї області частот в іншу, як правило, більш низькочастотну. При цьому форма обвідної модульованого сигналу та його

Логічні перетворення цифрових сигналів і базові логічні елементи
Логічні перетворювачі електричних сигналів є основою побудови всіх цифрових схем і пристроїв. За формальними ознаками вони підпадають під узагальнену структурну схему (див. рис. 6.1

Загальна структура і типи генераторів
Генератори електричних коливань перетворюють енергію джерела живлення на енергію змінного струму, частота якого визначається параметрами коливальної системи. Існують різні способи г

Автогенератори з коливальним контуром
Автогенератор із коливальним контуром — це резонансний підсилювач з колом 33, побудований за трансформаторною, автотрансформаторною або ємнісною схемами. Підсилювач може бути

Підсилювачах
Застосування автогенераторів з коливальним контуром має обмеження як при надвисоких частотах, так і при низьких. із зростанням частоти розміри коливальної системи зменшуються настіл

Генератори релаксаційних коливань
Генераторами релаксаційних коливань називають такі джерела періодичних імпульсних сигналів, в основі роботи яких лежить періодичне накопичення енергії від джерела постійного струму в ємно

Тригери
Тригером називають пристрій, що має два стійких стани рівноваги і здатний стрибком переходити з одного стану стійкої рівноваги в інший під дією зовнішнього (керувального) сигналу запуску.

Використовуваних радіочастот
Першим технічним застосуванням радіоелектроніки було передавання інформації на відстань за допомогою електромагнітних хвиль, або радіохвиль. Для його здійснення треба, утворити кана

Радіопередавачів
Структурні схеми радіопередавачів, їхні конструкції та принципові схеми значною мірою визначаються основними технічними показниками: призначенням і місцем експлуатації; потужністю сигналу в антені

Радіоприймачів
Усі радіоприймачі можна поділити на дві великі групи: побутові та професійні. Перші призначені для приймання програм радіомовлення і телебачення. Ними користується нас

Особливості побудови деяких елементів радіоприймачів
Ці особливості пов'язані з широкодіапазонністю радіоприймачів як за частотою, так i за динамічністю сигналів на вході. Висока якість приймання потребує в цих умовах зберіганн

Принципи телебачення
Сукупністъ оптичних, електронних i радіотехнічних пристроїв, за допомогою яких зображення перетворюєься на електричні сигнали, після чого вони передаються на відстань, синтезуються

Структурні схеми монохромних телевізорів
За принципом дії телевізійні приймачі можуть бути прямого підсилення i супергетеродинні. Вони можуть бути побудовані за дво- або одноканальною схемою. Із збільшенням кількості телев

Принципи радіолокації
Радіолокація — це галузь радіоелектроніки, за допомогою якої при використанні електромагнітного випромінювання виявляють, визначають місцеположення у просторі, напрямок i швидкістъ руху (

Радіолокація неперервним сигналом
Найперші РЛС були саме доплерівськими станціями неперервного випромінювання. Спрощену структурну схему такої станції показано на рис. 10.2. Станція складається з генератора високоча

Радіолокація імпульсним сигналом
На рис. 10.4 зображено спрощену структурну схему імпульсної РЛС. Її роботою керує генератор синхроімпульсів ГСІ. Від його дуже коротких імпульсів у вcix блоках РЛС починається відлі

Конструктивні особливості окремих елементів РЛС
Виявлення та визначення координат i параметрів руху об'єктів у просторі за допомогою електромагнітних хвиль — досить складна суперечлива технічна проблема, однією з основних умов ус

Оброблення цифрової інформації
Електронні обчислювальні машини (комп'ютери) — це засоби перетворення інформації, які є програмованими автоматами. Існують машини для оброблення інформації в аналоговій формі та

Апаратні засоби ЕОМ
Будь-яка ЕОМ складається з електронних операційних пристроїв, що виконують операції, задані програмою, і генерують, транспортують та перетворюють електричні імпульси, якими позначен

Комп’ютерні мережі
З'єднання кількох комп’ютерів у систему значно розширює можливості користувачів. Для організації комп’ютерної мережі в кожному комп’ютері встановлюється спеціальна плата — мережний адаптер. У мереж

Основні типи комп’ютерів
Практично всі типи ЕОМ побудовано за принципами і схемою, розглянутими вище. Проте залежно від конкретних сфер застосування вони різняться кількісними характеристиками, структурою а

Основні операційні елементи обчислювальної техніки
Як зазначено при розгляді апаратних засобів обчислювальних систем, оброблення цифрової інформації полягає у виконанні елементарних операцій з електричними імпульсами, що відтворюють

Питания радіоелектроніки в курсі фізики i спецкурсах
Вивченню питань радіоелектроніки в структурі базового курсу фізики приділяється значна увага. В шести великих розділах завершального ступеня навчання i майже десяти лабораторних роб

Радіоелектроніка у кабінеті фізики i засобах навчання
Кабінет фізики сучасної загальноосвітньої школи досить насичений радіоелектронною апаратурою та обладнанням. Його можна поділити на такі основні групи: навчальні моделі для вивчення

Радіоелектроніка в позакласній роботі
Через те, що радіоелектроніка оточує нас у повсякденному житті, завдяки багатьом своїм загадковим явищам та ефектам i різноманітності застосування вона викликае жвавий інтерес навит

Елементи радіоелектроніки в технічній творчості школярів
Однією з найбільш гнучких та ефективних форм опанування теоретичних знань радіоелектроніки i набуття практичних навичок школярами є фізико-технічний гурток або факультатив, що пєедн

ТА РЕКОМЕНДОВАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ
1.Алгинин Б. Е. Кружок электронной автоматики.— М.: Просвещение, 1990. —192 с. 2.Бобровников Л. 3. Радиотехника и электроника. — М.: Недра,