Усилители мощности. Часть вторая. Схема, описание

Бесплатная техническая библиотека

ЭНЦИКЛОПЕДИЯ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ И ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ
Бесплатная библиотека / Схемы радиоэлектронных и электротехнических устройств

Усилители мощности. Часть вторая. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Бесплатная техническая библиотека

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Начинающему радиолюбителю

Комментарии к статье

Итак, в прошлый раз мы с вами остановились на том, что получили дырку величиной в 1,4 вольта, вылили 20 % пива в унитаз и отправились с горя кормить Кота, разболтавшего все секреты.

Продолжаем. На очереди класс АВ. Собственно, уже из названия видно, что эта схема построения выходного каскада получается путем скрещивания осьминога с вешалкой. То есть класса А и класса В. От первого мы берем ненулевой ток покоя I0>0. Таким образом, напряжение смещения на базах транзисторов присутствует. Считается оно так:

U0=RL*I0

Для тех, кто только что свалился с луны, хочу напомнить, что RL - это сопротивление нагрузки, а I0 - это требуемый ток покоя. Ну а от класса В берем все остальное - поскольку ток покоя по сравнению с выходным током очень мал (I0<<0,1ILmax), то выходная, потребляемая, рассеиваемая мощности будут практически равны мощностям класса В и считаются по тем же формулам

Усилители мощности

В общем, смешивая эти два способа построения выходных каскадов, мы добиваемся существенного снижения нелинейных искажений с одной стороны (см. картинку) при вполне приличных мощностях и КПД с другой. Большинство современных бытовых усилителей работают именно в этом классе, а уж что касается интегральных усилителей, то есть микросхем, так и вообще все. Правда, за одним исключением, о котором чуть ниже. А пока, давайте подытожим, что мы имеем с этими тремя классами.

Усилители мощности

Итак, класс А - отличная линейность, практически полное отсутствие нелинейных искажений, но абсолютно невыносимые мощностные характеристики, особенно в части потребления и тепловыделения. Короче - хотите печку, сделайте выходной каскад класса А.

Класс В - мало ест, очень мало. Но при этом так крючит выходной сигнал, что уж лучше бы вообще ничего не делал.

Класс АВ - компромиссное решение между двумя предыдущими классами. Взято все лучшее от одного и другого. Вроде всех устраивает по соотношению цена/качество, за исключением, конечно, страшных людей - аудиофилов. Те предпочитают погорячее.

Разумеется, этими тремя классами дело не ограничивается - есть, например, такие экзотические режимы как А+ или G, но мы их рассматривать не будем, ввиду их чрезвычайно малой распространенности. Особо любопытствующие товарищи могут поковырять носом литературу или Интернет.

Ну а мы поскачем дальше, пока Кот спит.

Все рассмотренные выше усилители являлись линейными усилителями, не смотря на все вольности в обращении с вверенным им сигналом. То есть, эти схемы не предусматривают намеренного искажения входного сигнала перед его усилением. Теперь же мы рассмотрим класс усилителей, который специально коверкает входной сигнал, а после усиления восстанавливает его до первоначальной формы.

Это класс D. (Мяяяяу! Классный класс!) От же ж, Кота разбудили. Вообще говоря - класс D - это не только схема построения или режим работы выходного каскада - это целый отдельный класс усилителей. Но уж раз Кот проболтался о нем, то придется упихать все это в разговор о выходных каскадах.

Для начала, рассмотрим общую структурную схему усилителя.

(нажмите для увеличения)

Пробежимся быстренько по блокам, обезображенным на рисунке. Генератор ПИ - генератор прямоугольных импульсов выдает прямоугольные импульсы с фиксированной частотой Fs (график а), которые поступают на интегратор, где преобразуются в треугольные или пилообразные импульсы (график б), после чего поступают на один из входов компаратора.

Усилители мощности

На другой вход компаратора поступает входной аудио сигнал от источника. Вот тут то и начинается главная мясорубка под названием ШИМ (широтно-импульсная модуляция) или PWM (pulse-width modulation) если по-буржуйски. Остановимся подробнее на работе компаратора, для чего посмотрим на картинку.

Усилители мощности

Итак, как уже говорилось - на один вход компаратора поступают треугольные импульсы от генератора (синенькие на картинке), а на другой вход аудиосигнал, который необходимо усилить (на картинке что-то красное, похожее на синусоиду).

Дальше компаратор делает следующее: если текущее (мгновенное) значение уровня "пилы" превышает значение уровня входного сигнала, компаратор переключается в низкий логический уровень, если же наоборот - уровень сигнала "пилы" меньше, чем аудио сигнал, то компаратор переключается в логическую единицу.

Разумеется, это все происходит за один такт работы генератора (того, прямоугольного).

Таким образом, на выходе компаратора мы получаем прямоугольный сигнал, ширина импульсов которого зависит от амплитуды входного сигнала, а частота его равна частоте задающего генератора Fs - это и есть ШИ модулированный сигнал.

На самом деле, пилообразные импульсы нарисованы на картинке так редко исключительно для наглядности. В действительности, частота этих импульсов в 10-20 раз выше, чем максимальная частота звукового сигнала. Обычно она выбирается в пределах 200-500кГц.

Далее, промодулированный сигнал поступает на усилитель мощности на полевых транзисторах, которые работают в ключевом (switch-mode) режиме. После усилителя впендюривается фильтр НЧ, который отфильтровывает высокочастотную составляющую сигнала и восстанавливает аналоговый сигнала, который и воспроизводится затем нагрузкой.

Теперь давайте посмотрим к чему все эти пляски.

Прежде всего к КПД. Теоретически, КПД подобных усилителей должен достигать 100%, но к сожалению, сопротивление канала транзистора хоть и маленькое, но все же ненулевое. Но тем не менее, в зависимости от сопротивления нагрузки, КПД усилителей этого типа может достигать 90%-95%. Разумеется, при такой эффективности нагрев выходных транзисторов практически отсутствует, что позволяет создавать чертовски маленькие и экономичные усилители. Коэффициент гармонических искажений при грамотном построении выходного ФНЧ фильтра можно довести до 0,01%, что очень и очень достойно. Усилители этого класса выпускаются, как и АВ, в интегральном исполнении.

Ну вот, пока это все, что хотелось рассказать об оконечных каскадах, дальше у нас в планах каскады предварительного усиления - что это, с чем их едят и...

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:

Искусственная кожа для эмуляции прикосновений 15.04.2024

В мире современных технологий, где удаленность становится все более обыденной, сохранение связи и чувства близости играют важную роль. Недавние разработки немецких ученых из Саарского университета в области искусственной кожи представляют новую эру в виртуальных взаимодействиях. Немецкие исследователи из Саарского университета разработали ультратонкие пленки, которые могут передавать ощущение прикосновения на расстоянии. Эта передовая технология предоставляет новые возможности для виртуального общения, особенно для тех, кто оказался вдали от своих близких. Ультратонкие пленки, разработанные исследователями, толщиной всего 50 микрометров, могут быть интегрированы в текстильные изделия и носиться как вторая кожа. Эти пленки действуют как датчики, распознающие тактильные сигналы от мамы или папы, и как исполнительные механизмы, передающие эти движения ребенку. Прикосновения родителей к ткани активируют датчики, которые реагируют на давление и деформируют ультратонкую пленку. Эта ...>>

Кошачий унитаз Petgugu Global 15.04.2024

Забота о домашних животных часто может быть вызовом, особенно когда речь заходит о поддержании чистоты в доме. Представлено новое интересное решение стартапа Petgugu Global, которое облегчит жизнь владельцам кошек и поможет им держать свой дом в идеальной чистоте и порядке. Стартап Petgugu Global представил уникальный кошачий унитаз, способный автоматически смывать фекалии, обеспечивая чистоту и свежесть в вашем доме. Это инновационное устройство оснащено различными умными датчиками, которые следят за активностью вашего питомца в туалете и активируются для автоматической очистки после его использования. Устройство подключается к канализационной системе и обеспечивает эффективное удаление отходов без необходимости вмешательства со стороны владельца. Кроме того, унитаз имеет большой объем смываемого хранилища, что делает его идеальным для домашних, где живут несколько кошек. Кошачий унитаз Petgugu разработан для использования с водорастворимыми наполнителями и предлагает ряд доп ...>>

Привлекательность заботливых мужчин 14.04.2024

Стереотип о том, что женщины предпочитают "плохих парней", долгое время был широко распространен. Однако, недавние исследования, проведенные британскими учеными из Университета Монаша, предлагают новый взгляд на этот вопрос. Они рассмотрели, как женщины реагируют на эмоциональную ответственность и готовность помогать другим у мужчин. Результаты исследования могут изменить наше представление о том, что делает мужчин привлекательными в глазах женщин. Исследование, проведенное учеными из Университета Монаша, приводит к новым выводам о привлекательности мужчин для женщин. В рамках эксперимента женщинам показывали фотографии мужчин с краткими историями о их поведении в различных ситуациях, включая их реакцию на столкновение с бездомным человеком. Некоторые из мужчин игнорировали бездомного, в то время как другие оказывали ему помощь, например, покупая еду. Исследование показало, что мужчины, проявляющие сочувствие и доброту, оказались более привлекательными для женщин по сравнению с т ...>>

Случайная новость из Архива

Самый маленький двухмоторный турбореактивный самолет 02.02.2001

Французский студент Николя Шармон построил самый маленький двухмоторный турбореактивный самолет в мире.

С помощью двигателей голландской фирмы АМТ, предназначенных для беспилотных самолетов-разведчиков, творение студента достигает скорости 240 километров в час.

Каждая из турбин весит два килограмма, а тягу развивает в 40 килограммов. Общая масса самолета без горючего и пилота - 70 килограммов, размах крыльев - 5 метров.

Другие интересные новости:

▪ Зарядка электромобилей в движении

▪ CRT-телевизор со встроенным DVD-рекордером от PANASONIC

▪ Космический коньяк

▪ Умные часы от Samsung

▪ Сидячая работа укрепляет умственные способности

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Электротехнические материалы. Подборка статей

▪ статья Избави меня, боже, от друзей, а с врагами я сам справлюсь. Крылатое выражение

▪ статья Когда в Америке появился первый негр? Подробный ответ

▪ статья Администратор ЛВС. Должностная инструкция