Основы схемотехники аналоговых электронных устройств (АЭУ). Классификация УУ. Компланарная плоскость, страница 9

Усилители мощности.

Определение и основные соотношения в УМ.

УМ – усилитель предназначенный для передачи в нагрузку, заданной номинальной мощности при максимальном КПД и минимальном  .

,  ,  ,  , где    коэффициент использования по току,  - коэффициент использования по направлению  ⤇. Если ζ=1,ψ=1 – то этот режим сильного сигнала.

Оценка нелинейных искажений.

  

 

 

 

 

 

 ,  ,

 ,

 ,

(*)  

 , где  - первая гармония,

 - вторая гармония.

 ,

 ,

 ,

 , ……………

Для определения коэффициента гармонии используется метод трёх или пяти ординат.

, ,

 ,

 ,

 .

Система трёх уровней с тремя неизвестными значением  определяются токи  .

Метод трёх ординат позволяет оценку не меняемых искажений только по второй гармонике.

Поэтому используется метод пяти ординат.

 ,  ,  , .

Построение нагрузочных линий по перменному току.

– по постоянному току,

- по переменному току.

 ,   ,

 .

  

 ,  .

Усилитель мощности, работающий в режиме А.

 

 ,  ,

  

 ,

 ,

 .

 ,  ,

 .

1)   ,

2)   ,

3)   ,

4)   

При  .

 .

  при  (режим молчания).

Двухтактные усилители мощности.

Двухтактные усилители мощности, как правило, работают в режиме В.

Двухтактный усилитель мощности предполагает наличие  двух активных элементов работающих на общую нагрузку .

Для возбуждения активных элементов необходимо подавать синфазные направления или использовать активные элементы различной проводимости.

Совокупность активных элементов например, АЭ1 с элементами обеспечения режима образует одно плечо двукратного УМ. Плечи двухтактного УМ работают поочерёдно.

 ,

 ,

 ,

 ,

 , при   (высокая симметрия),

 .

Энергетические соотношения в УМ,  работающих в режиме В.

 ,

 ,

( два потому что два плеча)

 ,  .

Определим  приходящееся на один транзистор:

(*) т.к. рассчитываем  не один транзистор.

Исследуем эту функцию на экстремум.

 .

        (**)

Подставим (**) в (*), получаем    , 

т.к.  таким образом, если в режиме достигает в режиме молчания:

(, то в режиме В .

 ,

 .

Кроме этого необходимо учитывать, что

 

 

 

Таким образом режим В является более экономичным.

Обеспечение смещения УМ, работающих в режиме В.

 - результирующий ток.

Т.к. реальная проходная характеристика среднее между аппроксимацией 1 и 2, то «ступенька на ней менее выражена, чем для аппроксимации 2.

Пути уменьшения наименьших показателей:

1. Введение ООС.

2. Р.Т. смещения.

 

 

а)  

б)

 ;

 

   , где   - ток делителя.

Использование резисторов смягчения не обеспечивает термостабилизацию, для этого ставятся диоды.

       

 ,  ,  ,  .

Если один диод не обеспечивает нужные смещения, то ставятся последовательно два диода или светодиода.

Температурный режим диода должен соответствовать температурному режиму коллектора выходного транзистора.

Безтрансформаторные усилители мощности, работающие в режиме В.

 

 

 

 

Безтрансформаторный УМ с одинаковыми транзисторами имеет следующие недостатки:

1.  требуются фазоинверсные входные направления,  ,

2.  два источника питания,

3.    не заземлена.

Для устранения первого недостатка используются транзисторы различной проводимости, но с одинаковыми параметрами.

поскольку через нагрузку не протекает постоянный ток т.е. , то .

Включение  позволяет устранить второй недостаток, а именно использовать один источник питания:

, где  – потенциал.

       

на  - транзистор  открыт (конденсатор заряжается),

на  - транзистор  закрывается, а открывается транзистор  и конденсатор является источником питания.

, _раз

 (единицы, десятки оМ)

 тысячи мкФ.

Операционный усилитель.