Ћекции.ќрг


ѕоиск:




 атегории:

јстрономи€
Ѕиологи€
√еографи€
ƒругие €зыки
»нтернет
»нформатика
»стори€
 ультура
Ћитература
Ћогика
ћатематика
ћедицина
ћеханика
ќхрана труда
ѕедагогика
ѕолитика
ѕраво
ѕсихологи€
–елиги€
–иторика
—оциологи€
—порт
—троительство
“ехнологи€
“ранспорт
‘изика
‘илософи€
‘инансы
’ими€
Ёкологи€
Ёкономика
Ёлектроника

 

 

 

 


”силители большой мощности




”силитель мощности - это усилитель, в котором выходна€ мощность усиленного сигнала сравнима с мощностью, подводимой к выходной цепи усилител€ от источника питани€. ¬ыходна€ мощность при этом сравнима с предельно допустимой мощностью, рассеиваемой электронными приборами, а амплитуды выходных напр€жений и токов сравнимы с их предельно допустимыми значени€ми. ќт усилителей требуетс€ получение большой мощности на нагрузке при высоком коэффициенте полезного действи€, что сопр€жено с использованием больших, предельно допустимых токов и напр€жений, но при этом нельз€ допустить искажений формы выходного сигнала.

јнализ основных соотношений дл€ усилител€ мощности, можно провести с использованием выходных характеристик транзистора, который в общем случае характеризуетс€ предельно допустимыми значени€ми

мощности, напр€жени€ и тока в выходной цепи, то есть .

Ќа рис.12.3. показана схема простейшего однотактного усилител€ мощности и выходные характеристики транзистора с ќЁ, у которого лини€ допустимой мощности , ограничена допустимыми значени€ми тока и напр€жени€.

ќбласть, ограниченна€ линией Pк.доп, позвол€ет использовать транзистор без выхода его из стро€. ќбычно максимальные мгновенные значени€ выходных токов и напр€жений ограничивают

 

–ис. 12.5.

–ежим класса ј. ¬ данном режиме ток в выходной цепи активного элемента протекает в течение всего периода входного сигнала. ѕоложение рабочей точки выбираетс€ таким образом, что амплитуда переменной составл€ющей выходного тока , по€вившегос€ в результате действи€ входного сигнала, не превышает ток поко€ , (рис. 12.65).

 

–ис.12.6.

 

Ёто позвол€ет обеспечить работу транзистора на линейном участке ¬ј’. ¬ св€зи с этим нелинейные искажени€ сигнала минимальны ( г £ 1 %). ћаксимальное значение  ѕƒ в этом режиме мало, дл€ резистивного усилител€ .

–ежим класса ¬. “ок в выходной цепи активного элемента протекает в течение половины периода входного сигнала. –абоча€ точка на ¬ј’ выбираетс€ так, что входной ток поко€ равен нулю (рис. 12.7.). ѕри этом входной и выходной токи имеют форму импульса с углом отсечки 90∞.

–ис.12.7.

”гол отсечки Ц половина части периода, выраженна€ в радианах или градусах, в течение которой транзистор открыт и через него протекает ток.

»з-за нелинейности начального участка ¬ј’ активного элемента форма входного и выходного токов существенно отличаетс€ формы, соответствующей линейному элементу (рис. 12.8.).

ƒл€ усилени€ другой полуволны входного сигнала используют еще один транзистор, такой усилитель называетс€ двухтактным. –ежим класса ¬ характеризуетс€ большими нелинейными искажени€ми сигнала ( г £ 10 %), обусловленными работой на нелинейных начальных участках ¬ј’ транзистора и высоким  ѕƒ. ћаксимальный  ѕƒ имеет величину 78 %.

–ежим класса ј¬. “ок в выходной цепи активного элемента протекает в течение промежутка времени больше половины периода входного сигнала. ”гол отсечки достигает 120¼150∞.

 

 

–ис.12.9.

 

¬ режиме поко€ транзистор приоткрыт, и через него протекает ток, равный 5¼15 % максимального тока при заданном входном сигнале (рис. 5.4). »спользуетс€ дл€ уменьшени€ нелинейных искажений присущих режиму класса ¬.  оэффициент гармоник уменьшаетс€ ( г £ 3 %), но уменьшаетс€ и  ѕƒ за счет наличи€ входного тока поко€ IЅ0.

–ежим класса — Ц это режим работы активного элемента (транзистора), при котором ток через транзистор протекает в течение времени меньшего половины входного сигнала (рис.). ”гол отсечки меньше , а ток поко€ равен нулю. ѕоскольку больше половины рабочего времени транзистор закрыт, мощность, потребл€ема€ от источника питани€, снижаетс€, так что  ѕƒ каскадов повышаетс€, приближа€сь к 100 %.

— уменьшением угла отсечки в импульсе тока возрастают уровни высших гармоник по отношению к уровню первой гармоники. ¬ св€зи с большими нелинейными искажени€ми режим класса — не используетс€ в усилител€х звукового диапазона частот, а используетс€ в мощных двухтактных каскадах усилителей мощности радиочастот, нагруженных на резонансный контур и обеспечивающих в нагрузке ток первой гармоники.

–ежим класса D Ц это режим, при котором транзистор находитс€ только в двух состо€ни€х: закрыт или открыт. ¬ закрытом состо€нии через транзистор протекает небольшой обратный ток, его электрическое сопротивление велико, падение напр€жени€ на нем примерно равно напр€жению источника питани€. ¬ открытом состо€нии через транзистор протекает большой ток, его электрическое сопротивление очень мало, мало и падение напр€жени€ на нем. ¬ св€зи с этим потери в транзисторе в режиме класса D ничтожно малы и  ѕƒ каскада приближаетс€ к 100 %.

“аким образом, режим работы усилител€ определ€етс€ заданием рабочей точки активного элемента в режиме поко€. ¬ режиме класса ј транзистор работает без отсечки тока с минимальными нелинейными искажени€ми. ¬ режимах ј¬, ¬, —, D транзистор работает с отсечкой тока.

 

¬ общем случае коэффициент полезного действи€ усилител€ определ€етс€ как отношение полезной выходной мощности к мощности, затрачиваемой источником питани€. ќпределим максимально возможный  ѕƒ усилител€ мощности, работающего в режиме класса ј.

¬ случае усилени€ гармонического сигнала:

, ( 12.28)

где U м,кэ, I м,к Цамплитуды напр€жени€ и тока. ћощность, затрачиваема€ источником питани€, определ€етс€ произведением напр€жени€ к и посто€нной составл€ющей тока I к,o, протекающего в коллекторной цепи:

.

“аким образом,  ѕƒ равен:

. ( 12.28)

√де - - коэффициент использовани€ напр€жени€ источника питани€;

- отражает отношение амплитуды первой гармоники коллекторного тока к величине посто€нной составл€ющей. ќчевидно, что максимальный  ѕƒ (100%) получаетс€ при . ѕри максимальном использовании линейного участка

, ( 12.28)

следовательно, , и, дл€ идеального усилител€ в режиме класса УјФ имеем

. ( 12.28)

¬ реальных усилител€х мощности линейный участок входной и выходной характеристики ограничен нелинейност€ми сверху и снизу, поэтому реальный .

”величени€  ѕƒ в режиме класса УјФ можно добитьс€, увеличив , например, увеличив амплитуду напр€жени€ на выходе за счет использовани€ трансформаторного включени€ нагрузки.

¬ этом случае посто€нный коллекторный ток протекает только через первичную обмотку трансформатора, имеющую сопротивление дл€ посто€нного тока (омическое сопротивление первичной обмотки) очень малое по сравнению с сопротивлением дл€ переменного тока. ¬ этом случае максимальна€ амплитуда напр€жени€ на коллекторе может в идеале прин€ть значение, равное к, т.е. коэффициент использовани€ напр€жени€ источника питани€ , и максимальный  ѕƒ при такой идеализации

.

 

ƒальнейшее увеличение  ѕƒ возможно лишь за счет увеличени€ , что предполагает нелинейный режим работы транзистора с заходом в область отсечки тока. ѕрактической реализацией такого способа €вл€ютс€ двухтактные схемы усилителей мощности, например, режим ¬, в котором транзисторы работают с углом отсечки  = 900 в противофазе.

ƒвухтактные схемы включени€, работающие в режимах ј¬ и ¬ позвол€ют получить высокий  ѕƒ при достаточно малых нелинейных искажени€х. ѕоследнее объ€сн€етс€ свойством двухтактных схем компенсировать четные гармоники.

ƒвухтактна€ схема, работающа€ в режиме ¬ практически может обеспечить  ѕƒ до 75% при коэффициенте нелинейных искажений k = (6 ¸ 10)%. Ёкономичность этих режимов объ€сн€етс€ резким снижением тока поко€ рабочей точки за счет уменьшени€ угла отсечки. ¬ режиме ј¬ угол отсечки Q = (105 ¸ 110)∞, в режиме ¬ Q = (95 ¸ 100)∞.

 

¬ режиме ј¬ (рис.5.5.) напр€жение смещени€ образуетс€ на резисторе Rт при прохождении по нему посто€нной составл€ющей коллекторного тока VT1: .

ƒл€ обеспечени€ стабильности положени€ рабочей точки при изменении температурного режима транзисторов оконечного каскада в качестве Rт примен€ют терморезистор с отрицательным температурным коэффициентом сопротивлени€, причем размещают его на радиаторах этих транзисторов.

 

.

 

–ис. 12.10 –ис. 12.11

 

Ћучшие результаты дает использование в качестве элемента термокомпенсации полупроводниковых приборов (рис. 12. 10.). ¬ основе лежит температурна€ зависимость пр€мой ветви ¬ј’ p-n-перехода, котора€ характеризуетс€ отрицательным температурным коэффициентом (около ‑2,2 м¬/∞— дл€ кремниевых приборов) и позвол€ет в идеальном случае осуществить полную компенсацию температурного дрейфа тока поко€ оконечных транзисторов.

 роме того, малое динамическое сопротивление открытого p-n-перехода обеспечивает одинаковые услови€ возбуждени€ транзисторов. Ќужную величину Uсм получают, использу€ последовательное соединение нескольких диодов.





ѕоделитьс€ с друзь€ми:


ƒата добавлени€: 2016-11-20; ћы поможем в написании ваших работ!; просмотров: 369 | Ќарушение авторских прав


ѕоиск на сайте:

Ћучшие изречени€:

—тудент всегда отча€нный романтик! ’оть может сдать на двойку романтизм. © Ёдуард ј. јсадов
==> читать все изречени€...

742 - | 564 -


© 2015-2023 lektsii.org -  онтакты - ѕоследнее добавление

√ен: 0.019 с.