Все эти три части выполняют одну задачу - увеличить мощность выходного сигнала до такого уровня, чтобы можно было раскачать нагрузку с низким сопротивлением - динамическую головку или наушники. Как они это делают? Очень просто - берется постоянный ток питания УМ и преобразуется в переменный, но так, что форма сигнала на выходе повторяет форму входного сигнала.

Это как раз продемонстрировано на рисунке. На входе у нас маленький (мяу!) сигнал, на выходе большой (МЯУ!). При этом его форма ( мяу! -МЯУ!) совершенно не поменялась. Спасибо Кот.

Но, к сожалению, все хорошо бывает только в теории. На практике же, при конструировании радиоаппаратуры мы применяем неидеальные резисторы, конденсаторы, и в особенности транзисторы. Поэтому форма выходного сигнала может весьма серьезно отличаться от входного и такая беда называется искажения . Свои пять копеек в порчу сигнала вносят все каскады усилителя, но львиную его долю - я бы сказал, целый рубль мелочью, вносит оконечный каскад при его неправильном построении или расчете.

Почему искажения - это плохо? Ну, чтобы не заниматься демагогией, просто вырежьте из этой статьи, скажем, каждое пятое слово. Что получилось? Нет, смысл, конечно, все равно понятен, но уже несколько не то, правда? Таким же образом получается и со звуком.

Итак, давайте рассмотрим различные способы построения оконечных каскадов УМ, которые также называются классами (или режимами работы) усилителей. Слышали наверное - усилитель класса А, усилитель класса АВ - вот это оно и есть.

Начнем с того, что посмотрим на общую принципиальную схему выходного каскада УМ.

Это двухтактный выходной каскад на комплементарных транзисторах. Как видно, в базовые цепи транзисторов включены источники напряжения, формирующие начальное смещение рабочей точки каждого из транзисторов. Так вот как раз от величины этого напряжения и зависит в каком режиме (классе) будет работать тот или иной выходной каскад.

Ну, начнем по порядку - режим А .

Этот режим получится у нас при довольно большом напряжении смещения , таком, что

где I0 - ток покоя каскада. Таким образом, оба транзистора находятся в активной зоне и по мере спада коллекторного тока одного транзистора, увеличивается ток другого. В результате всех этих плясок мы получаем практически идеальную линейность каскада и полное отсутствие нелинейных искажений. НО. Всегда есть некое НО, вы заметили? Во-первых, мощность, потребляемая от источника питания, равна удвоенной мощности выходного сигнала и является величиной постоянной, не зависящей от входного сигнала. То есть, если усилитель развивает максимальную выходную мощность 100 ватт, то потребляемая от источника питания мощность составит 200 ватт, причем, не важно с какой громкостью вы будете слушать музыку. А если усилитель двухканальный, то есть стерео? А если это домашний кинотеатр? Дальше. Выходные транзисторы, как вы знаете имеют дурную привычку греться. То есть, рассеивают некоторую мощность. В случае режима А, рассеиваемая мощность для одного транзистора равна следующему:

где a - размах напряжения на выходе.

Что у нас получается? Еще одна особенность класса А - мощность рассеяния транзисторов тем больше, чем меньше входной сигнал. То есть, если вы оставите работающий усилитель без входного сигнала, он будет греться как печка, так как в отсутствие входного сигнала мощность рассеяния транзистора равна максимальной выходной мощности усилителя. Кстати, хочу сказать, что это проверено на практике - мой Technics A 900 Reference и в самом деле греется сильнее в том случае, если на его вход не подается никакого сигнала - я в свое время очень удивлялся этому обстоятельству и даже хотел тащить его в ремонт. Еще один немаловажный параметр усилителя - КПД. Ну, сами понимаете - с таким нагревом транзисторов никакого человеческого (Мяу!) или кошачьего КПД мы не получим.

КПД считается так:

гда a, как и в прошлой формуле - размах выходного напряжения. Таким образом, КПД не постоянен и увеличивается по мере нарастания входного сигнала, а значит и выходной мощности и максимально достигает значения 50%. ( Хотите выпить бутылку пива? Мяу, ничего не получится - половину бутылки выливаем в унитаз, оставшуюся половину выпиваем и бежим снова за целой.) Да, примерно так и есть, но надо заметить, что пиво это будет просто превосходное. Правда, тем обиднее будет выкидывать половину.

Итак, подытожим - чем же хорош класс А? Прежде всего отличной линейностью и отсутствием искажений - форма сигнала на выходе остается такой же, какой она была на входе. Но за это нам приходится платить убийственной потребляемой мощностью и чрезвычайно низким КПД усилителя. Пойти на такие жертвы могут далеко не все и такой режим работы усилителей применяется только в очень качественных системах класса Hi - End, стоимость которых начинается от 1000 утоптанных енотов и выглядят они при этом форменными гробами.

Следующий класс усилителей - класс В

Так же как и в прошлый раз, рассмотрим двухтактный каскад на комплементарных транзисторах.

Схема немножко упростилась в связи со спецификой работы усилителя в этом режиме. Как можно увидеть - смещения тут нет совсем никакого, то есть транзисторы открываются исключительно от входного сигнала. Таким образом, особенность этого режима заключается в том, что при отсутствии входного сигнала оба транзистора закрыты, и каскад не потребляет от источника питания совершенно ничего - I0 =0. При наличии входного сигнала транзисторы работаю поочередно - для положительных полуволн работает транзистор Т1, а для отрицательных Т2. Давайте посмотрим, как у нас обстоит дело с потребляемой мощностью, КПД, и нагревом транзисторов.

Для начала введем некий коэффициент а - так называемый, коэффициент использования.

то бишь отношение выходного напряжения в данный момент к максимальному выходному напряжению. Если сказать человеческим языком, то эта цифирька показывает загруженность усилителя работой в данный момент - или он электроны ведрами таскает с бешенной скоростью - а=1, или вообще дрыхнет - а=0.

Итак, выходная мощность считается по следующей формуле:

;

мощность рассеяния рабочего транзистора:

потребляемая мощность:

Ну в общем, в случае режима В все по-честному - потребляемая мощность возрастает по мере роста входного сигнала и соответственно, выходной мощности. Максимальная потребляемая мощность при а=1 достигает

КПД также прирастает с ростом уровня сигнала и достигает 78,5%. Ну совсем другое дело. (Мяу! Ну да - вылить 20% пива - это не 50%.)

Так, что то мы пропустили, кажется. Ну точно - про искажения то забыли. А все Кот со своим пивом. Отвлекает.

Так вот, посмотрим на искажения.

Уууу… вот тут то мы и попали - смотрите, что творится. В чистом классе В нас поджидает очень большая ммм… (Мяу! Задница!) ну да, что то в этом роде - нелинейные или, как их еще называют - переходные искажения 1-го рода . Видите - на графике - вместо того, чтобы синусоиде плавно переходить через ноль, как она это делает во входном сигнале, у нас получается вообще провал некоторой ширины - то есть момент, когда сигнал исчезает вообще - нету его. Почему же это происходит? Все дело в том, что транзистору, чтобы открыться и начать работать нужно некоторое пороговое напряжение, подаваемое на базу - для кремниевых биполярных транзисторов оно равно 0,7 вольта.

То есть, что мы получаем. Допустим, величина положительной полуволны начинает убывать. Транзистор Т1 начинает закрываться. И наступает такой момент, когда величина первой полуволны падает ниже 0,7 вольта и Т1 закрывается, но ведь Т2 то еще не открылся, а откроется он только тогда, когда сигнал перейдет в отрицательную полуволну и ее величина достигнет напряжения -0,7 вольт. Таким образом, мы получаем дырку в сигнале шириной в 1,4 вольта. Ай ай ай, что же нам делать то теперь, а? (Пиво пить, выливая 20% в унитаз, мяу!)

Ну, чтобы не заканчивать эту часть на грустной ноте, забегу вперед и скажу, что решение этой проблемы найдено, найдено давно и называется оно режим АВ . Некий компромисс между качеством сигнала и мощностными параметрами. Но это мы уже рассмотрим в следующей части. (А еще мы будем рассматривать класс D - цифровой усилитель, мяу!)

Публикация: radiokot.ru

Смотрите другие статьи раздела Начинающему радиолюбителю.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Кофеин замедляет старение клеток 08.07.2025

Кофе давно считается не только бодрящим напитком, но и возможным источником здоровья. Новое исследование показывает, что содержащийся в нем кофеин способен замедлять процессы старения клеток, по крайней мере у модельных организмов. Ученые надеются, что эти открытия помогут создать лекарства, позволяющие людям дольше оставаться здоровыми без побочных эффектов, характерных для самого кофеина. Работа международной группы исследователей была сосредоточена на дрожжах Schizosaccharomyces pombe, которые часто используются для изучения биологических процессов, сходных с теми, что происходят в человеческом организме. Эти одноклеточные грибы помогают понять механизмы повреждения ДНК и сбоев клеточного цикла, напрямую связанных со старением и болезнями. Ученые решили выяснить, каким образом кофеин влияет на ключевые этапы деления клеток и восстановление их генетического материала. В предыдущих экспериментах та же команда специалистов уже предполагала, что кофеин воздействует на важный рецеп ...>>

Рекорд скорости железной дороги 08.07.2025

Совместными усилиями компаний Deutsche Bahn и Siemens был установлен новый рекорд скорости на участке между Эрфуртом и Лейпцигом/Галле - тестовый состав разогнался до впечатляющих 405 километров в час, что на десятки километров выше предыдущих значений для этой трассы. Испытания проводились с участием опытного вагона Velaro Novo, прикрепленного к модифицированному составу ICE-S, предназначенному для высокоскоростных тестов. Для Siemens это стало важным шагом в проверке перспективной платформы, которая пока не задействована в пассажирских перевозках, но в будущем может радикально изменить облик европейского железнодорожного транспорта. Ранее на этом участке максимальная зарегистрированная скорость не превышала 333 км/ч, что делает новый результат настоящим техническим достижением. Представители Deutsche Bahn подчеркнули, что такого рода испытания не только открывают новые горизонты для скорости, но и предоставляют ценные данные, необходимые для модернизации инфраструктуры, повышен ...>>

Найдены причины хронического озноба 07.07.2025

С наступлением зимы многие люди начинают мерзнуть чаще обычного, но для некоторых ощущение холода становится постоянным спутником даже в теплые дни. Это явление давно волнует как врачей, так и самих пациентов. Ученые из Университета Ланкастера (Великобритания) провели исследование, чтобы выяснить, почему некоторые люди страдают от хронического озноба независимо от температуры окружающей среды. Температура человеческого тела в норме составляет около 36,6 °C, однако в течение суток она может колебаться в пределах половины градуса. Обычно пик приходится на вечернее время - около 18:00, а минимум наблюдается ближе к рассвету. Такие физиологические колебания естественны и не вызывают дискомфорта. Однако у некоторых людей ощущение холода может сохраняться независимо от этих колебаний. Одним из ключевых факторов, влияющих на восприятие температуры, являются индивидуальные анатомические особенности. Например, мужчины производят больше тепла, так как обладают большей мышечной массой, кото ...>>

Случайная новость из Архива Умная стиральная машина Xiaomi 06.03.2019 Компания Xiaomi представила под брендом Yunmi новую умную стиральную машину за $490, которая также обладает функцией сушки белья. До полной сушки белья когда его уже можно надевать, проходит всего 45 минут. При использовании Xiaomi Yunmi Internet washing and drying machine до полной сушки белья когда его уже можно надевать, проходит всего 45 минут. Полное время стирки с сушкой зависит от выбранной программы. Устройство оснащено системой искусственного интеллекта VioBrain, кроме того, в машине установлен энергоэффективный американский двигатель, который позволяет осуществлять отжим с частотой 1400 оборотов в минуту. На выбор доступно 16 различных режимов стирки. Разработчики утверждают, что в Xiaomi Yunmi Internet washing and drying machine вы можете смело стирать пуховики, трикотаж, джинсы и прочие вещи, не боясь их испортить. Стиральная машина позволяет постирать за раз до 10 кг белья, а также высушить 6 кг постиранной одежды. Стиральная машина оснащена новейшей конденсационной системой сушки горячим воздухом, а белье сушится при постоянном нагреве с проворачиванием барабана. Когда система фиксирует, что белье достигает идеального сухого состояния, стиральная и сушильная машина Xiaomi Yunmi Internet washing and drying machine автоматически прекращает операцию сушки. Производитель заявляет, что одежда после сушки не будет деформирована или помята. Процессом стирки можно управлять удаленно, внося желаемые корректировки при помощи соответствующего приложения для смартфона. После окончания процесса вы можете получать уведомление на телефон. Цена устройства составляет 490 долларов.

Другие интересные новости:

▪ Бактерии на электродах из нановолокна очистят сточные воды

▪ Болезни выходного дня

▪ Найдены гены гомосексуальности

▪ Секрет прочности древнеримского бетона

▪ Клавиатура для экстремальных условий на измерителе емкости FDC2214

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Параметры радиодеталей. Подборка статей

▪ статья Страна должна знать своих героев. Крылатое выражение

▪ статья Почему после физических упражнений болят мышцы? Подробный ответ

▪ статья Работа на установке по разливу вязких продуктов и запечатыванию пластиковых пакетов. Типовая инструкция по охране труда

▪ статья Предохранение железа от ржавчины. Простые рецепты и советы

▪ статья Термообработка стали. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025