Усилители мощности. Часть вторая. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

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:

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

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.

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.

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.

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:

Расставание действительно может причинять физическую боль 16.09.2026

Разрыв отношений с близким человеком способно вызывать настолько сильные переживания, что привычное выражение "разбитое сердце" иногда воспринимается почти буквально. Человек может испытывать тревогу, тоску и эмоциональное напряжение, сопровождающиеся вполне реальными телесными ощущениями. Исследования работы мозга показывают, что такая связь между эмоциональными и физическими страданиями может иметь вполне определенную нейробиологическую основу. Эксперимент, позволивший изучить этот вопрос, провела команда психолога Итана Кросса из Мичиганского университета. В исследовании участвовали 40 человек, недавно переживших расставание по инициативе партнера. Все добровольцы продолжали остро реагировать на произошедшее, что позволило исследователям изучить мозговую активность в период наиболее сильных переживаний. Во время эксперимента участников помещали в аппарат магнитно-резонансной томографии. Испытуемым поочередно показывали фотографию бывшего партнера и подвергали предплечье воздей ...>>

Научно доказана невозможность создания нейтринного лазера 16.09.2026

Лазер давно перестал быть исключительно лабораторной технологией: сегодня он используется в связи, медицине, промышленности и научных исследованиях. Поэтому физики периодически предлагают необычные варианты устройств, способных работать по аналогичным принципам, но с другими типами частиц. В 2025 году появилась идея создать лазер, формирующий направленный поток нейтрино. Однако последующий теоретический анализ показал, что привлекательная на первый взгляд концепция сталкивается не просто с техническими трудностями, а с фундаментальными законами квантовой физики. Первоначальную концепцию предложили профессор Массачусетского технологического института (MIT) Джо Формаджио (Joe Formaggio) и Бен Джонс (Ben Jones) из Техасского университета в Арлингтоне. Согласно их замыслу, облако радиоактивных атомов следовало охладить до сверхнизких температур порядка нанокельвинов - миллиардных долей кельвина. В таких условиях атомы могли бы сформировать Бозе - Эйнштейновский конденсат, особое квантов ...>>

Индекс нижнего белья раскрыл состояние швейцарских почв 15.09.2026

Почва кажется обычной частью окружающего нас ландшафта, однако под ее поверхностью существует сложная экосистема, от состояния которой напрямую зависит жизнь человека. Миллиарды микроорганизмов, черви, грибы и другие обитатели почвы перерабатывают органические вещества и участвуют в круговороте питательных элементов. Чтобы привлечь внимание общества к этой мало заметной проблеме, исследователи из Цюрихского университета придумали весьма необычный эксперимент: они закопали более 2000 пар хлопкового нижнего белья в садах, на лугах, полях и газонах по всей Швейцарии. Проект получил название "Доказательство в виде нижнего белья" и представлял собой не массовую шутку, а научный эксперимент, позволяющий наглядно оценить биологическую активность почвы. Исследователи помещали хлопковые изделия в землю, а примерно через два месяца извлекали их и сравнивали степень разрушения ткани. Некоторые образцы за это время практически исчезали, оставляя лишь отдельные фрагменты швов, тогда как на други ...>>

Случайная новость из Архива Носимый датчик предупредит о риске инсульта 27.01.2015 Специалисты созданного Samsung Electronics два года назад исследовательского подразделения Creativity Lab или C-Lab создали носимый датчик, позволяющий выявить приближение инсульта. Источник отмечает, что специалисты в области медицины высказывали сомнения в возможности реализации идеи, но это не остановило группу из пяти инженеров. Инсульт - опасное и, к сожалению, весьма распространенное нарушение мозгового кровообращения. В печальной статистике смертности от сердечнососудистых заболеваний нарушения мозгового кровообращения занимают второе место после ишемической болезни сердца. Ежегодно инсульт случается примерно у 15 млн человек по всему миру. Примерно 66% случаев заканчиваются летальным исходом или инвалидностью. Своевременная диагностика инсульта чрезвычайно важна, поскольку от того, как скоро будет оказана медицинская помощь, зависит жизнь пациента. В этом месяце разработчики C-Lab представили прототип решения, получившего название Early Detection Sensor & Algorithm Package (EDSAP). Его работа основана на анализе волн мозговой активности. Решение включает датчик и алгоритм обработки получаемых с его помощью данных. Результаты обработки доступны для просмотра на смартфоне или планшете. Наблюдение за показаниями датчика дает возможность своевременно заметить нарушения и обратиться за медицинской помощью. Помимо выявления признаков инсульта, EDSAP дает возможность следить за состоянием пациента, получая информацию о состоянии его нервной системы, например, выявлять наличие стресса и утомления, анализировать сон. От подобных решений, уже представленных на рынке, EDSAP выгодно отличается портативностью и быстродействием - сейчас подобный анализ мозговой активности требует около 15 минут в условиях медицинского учреждения. К тому же, в датчике используется новый проводящий резиноподобный материал, созданный в C-Lab, который обеспечивает повышенную точность измерений. Датчик легко носить, для его установки не требуется увлажнять волосы соляным раствором. Самое же важное, по мнению разработчиков, что датчик можно уменьшить и встроить в более привычную повседневную вещь вроде дужки очков или заколку для волос. Так его можно будет носить в течение длительного времени, не обременяя себя и не привлекая внимание окружающих. Развитие EDSAP разработчики видят в создании других подобных решений для смежных областей применения, включая мониторинг сердечной активности.

Другие интересные новости:

▪ 125-ваттное зарядное устройство Thinkplus Lipstick

▪ Роботы-собаки полетят на Марс

▪ Робот выходит на сушу

▪ Понижающий преобразователь Microchip MIC28514/5

▪ Тихая минитурбина для городских домов

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Стабилизаторы напряжения. Подборка статей

▪ статья Солженицин Александр Исаевич. Знаменитые афоризмы

▪ статья Почему законы американского штата Северная Каролина запрещают пахать на слонах? Подробный ответ

▪ статья Основные принципы обеспечения охраны труда

▪ статья Музыкальная анестезия. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Нормы испытаний электрооборудования и аппаратов электроустановок потребителей. Электроустановки, аппараты, вторичные цепи, нормы испытаний которых не определены в разделах 2 - 27, и электропроводки напряжением до 1000 В. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026