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:

Лабораторная модель прогнозирования землетрясений 30.11.2025

Предсказание землетрясений остается одной из самых сложных задач геофизики. Несмотря на развитие сейсмологии, ученые все еще не могут точно определить момент начала разрушительного движения разломов. Недавние эксперименты американских исследователей открывают новые горизонты: впервые удалось наблюдать микроскопические изменения в контактной зоне разломов, которые предшествуют землетрясению. Группа под руководством Сильвена Барбота обнаружила, что "реальная площадь контакта" - участки, где поверхности разлома действительно соприкасаются - изменяется за миллисекунды до высвобождения накопленной энергии. "Мы открыли окно в сердце механики землетрясений", - отмечает Барбот. Эти изменения позволяют фиксировать этапы зарождения сейсмического события еще до появления традиционных сейсмических волн. Для наблюдений ученые использовали прозрачные акриловые материалы, через которые можно было отслеживать световые изменения в зоне контакта. В ходе искусственного моделирования примерно 30% ко ...>>

Музыка как естественный анальгетик 30.11.2025

Ученые все активнее исследуют немедикаментозные способы облегчения боли. Одним из перспективных направлений становится использование музыки, которая способна воздействовать на эмоциональное состояние и когнитивное восприятие боли. Новое исследование международной группы специалистов демонстрирует, что даже кратковременное прослушивание любимых композиций может значительно снижать болевые ощущения у пациентов с острой болью в спине. В эксперименте участвовали пациенты, обратившиеся за помощью в отделение неотложной помощи с выраженной болью в спине. Им предлагалось на протяжении десяти минут слушать свои любимые музыкальные треки. Уже после этой короткой сессии врачи фиксировали заметное уменьшение интенсивности боли как в состоянии покоя, так и при движениях. Авторы исследования подчеркивают, что музыка не устраняет саму причину боли. Тем не менее, она воздействует на эмоциональный фон пациента, снижает уровень тревожности и отвлекает внимание, что в сумме приводит к субъективном ...>>

Алкоголь может привести к слобоумию 29.11.2025

Проблема влияния алкоголя на стареющий мозг давно вызывает интерес как у врачей, так и у исследователей когнитивного старения. В последние годы стало очевидно, что границы "безопасного" употребления спиртного размываются, и новое крупное исследование, проведенное международной группой ученых, вновь указывает на это. Работы Оксфордского университета, выполненные совместно с исследователями из Йельского и Кембриджского университетов, показывают: даже небольшие дозы алкоголя способны ускорять когнитивный спад. Команда проанализировала данные более чем 500 тысяч участников из британского биобанка и американской Программы миллионов ветеранов. Дополнительно был выполнен метаанализ сорока пяти исследований, в общей сложности включавших сведения о 2,4 миллиона человек. Такой масштаб позволил оценить не только прямую связь между употреблением спиртного и развитием деменции, но и влияние генетической предрасположенности. Один из наиболее тревожных результатов касается людей с повышенным ге ...>>

Случайная новость из Архива Мужская эволюция роста и веса 24.01.2025 Тело человека - это результат длительной эволюции, отражающий изменения, происходящие с нами на протяжении тысячелетий. Недавно международная группа ученых провела масштабное исследование, проанализировав данные о 135 тысячах человек из 62 стран мира, чтобы выяснить, как менялись наши физические параметры под влиянием различных факторов. Одним из самых интересных открытий стало то, что мужчины растут почти вдвое быстрее, чем женщины. Ученые связывают это явление с комплексом биологических и социальных факторов. Они установили прямую зависимость между физическими изменениями и условиями жизни. Улучшение питания, медицины и общего уровня жизни создало благоприятную среду для биологической адаптации. В результате, среднегодовой прирост роста составляет 0,3-0,5 см для женщин и 0,6-0,9 см для мужчин. Эволюционные механизмы, лежащие в основе этих изменений, имеют глубокие исторические корни. В прошлом физическое преимущество мужчин играло важную роль для выживания. Более крупные и мускулистые особи имели больше шансов на успех в охоте и конкуренции за ресурсы. Хотя сегодня биологические приоритеты изменились, генетическая память продолжает оказывать влияние на наше развитие. Однако, быстрые темпы физического развития мужчин связаны с определенными рисками для здоровья. Исследования показывают, что высокие мужчины чаще сталкиваются с такими проблемами, как повышенный риск онкологических заболеваний, большие энергетические затраты организма и склонность к сердечно-сосудистым заболеваниям. Ученые также обнаружили тесную связь между физическим развитием человека и индексом человеческого развития страны. Чем выше уровень жизни, образования, медицины и экономики в стране, тем более выражены изменения в телосложении ее населения. Это подтверждает, что социально-экономические факторы играют ключевую роль в эволюции человека. В ходе исследования ученые выявили более 500 генов, связанных со структурными изменениями в организме. Большинство этих генов отвечают за синаптическую передачу и формирование нейронных связей, что свидетельствует о сложных процессах адаптации, происходящих в нашем организме. Каждое новое поколение людей не просто меняется внешне, оно адаптируется к новым условиям существования. Наука продолжает изучать механизмы эволюции человека, раскрывая все более сложные взаимосвязи между биологией, окружающей средой и социальными факторами. Полученные знания помогают нам лучше понять себя и свое место в мире, а также прогнозировать дальнейшие направления эволюции человека.

Другие интересные новости:

▪ Карманный аккумулятор Samsung Fast Charge Portable Battery Pack 5100 мАч

▪ Микроволновый мемконденсатор как элемент квантовой памяти

▪ Гибкая перезаписываемая память

▪ Лазерная пушка прополет сорняки

▪ Пловец с хвостом дельфина

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Акустические системы. Подборка статей

▪ статья А вы, друзья, лишь годны на жаркое. Крылатое выражение

▪ статья Ходил ли Гоголь гоголем? Подробный ответ

▪ статья Машинист снегоочистителя. Типовая инструкция по охране труда

▪ статья Основы булевой алгебры. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Соединение скрепок для бумаги. Секрет фокуса

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025