1.3 Разработка принципиальной схемы усилителя мощности

Оконечные каскады усиления мощности в режимах А и B имеют теоретически максимальный КПД 50 и 78.54 % соответственно. Но у реальных усиливаемых колебаний амплитуда редко бывает равна максимальной. Например, звуковой сигнал можно считать квазигармоническим, средняя амплитуда которого около 30 % от максимальной. В этом случае КПД усилителя даже в режиме B составляет лишь 24 %. Обычно усилитель используют не на полную мощность. Так, регулятор громкости усилителей звуковой частоты чаще всего устанавливают на малый уровень. При этом КПД пропорционально снижается. Низок КПД мощных усилителей постоянного тока, применяемых, например, в устройствах автоматики и различных регуляторах.

Повышение КПД усилителей обеспечивает экономию энергии источника питания и уменьшает мощность потерь в транзисторах. Оба эти преимущества взаимно обуславливают друг друга, но ценным является каждое из них. Отсюда, в частности, вытекает повышение надежности, уменьшение общих размеров и материалоемкости усилителя и источника питания.

Для всего усилителя КПД в основном определяется его оконечным каскадом как главным потребителем энергии питания. Основными принципами построения оконечных каскадов с повышенным КПД в настоящее время является применение ключевого или аналого-дискретного режимов работы транзисторов.

В качестве усилителя мощности используется схема двухтактного ключевого каскада. Отличие от однотактного ключевого каскада в том, что в первый полупериод усиливаемого напряжения сигнала поступают только на базу транзистора VT1. Каждая полуволна открывает один транзистор, в результате чего ток протекает от источника питания Еп1 через элементы схемы VT1 и цепь Rn. Во второй полупериод сигнал поступает на базу второго транзистора и плечи как бы меняются ролями.

Режим А — такой режим работы усилительного элемента (транзистора или лампы), в котором при любых допустимых мгновенных значениях входного сигнала (напряжения или тока) ток, протекающий через усилительный элемент, не прерывается. Усилительный элемент не входит в режим отсечки, не отключается от нагрузки, поэтому форма тока через нагрузку более или менее точно повторяет входной сигнал. В частном случае усилителя гармонических колебаний режим А — такой режим, в котором ток через усилительный элемент протекает в течение всего периода, то есть угол проводимости равен 360°

Основная проблема использования биполярных транзисторов в режиме А – температурная зависимость тока покоя. При неизменном напряжении смещения базы – эмиттер коллекторный ток возрастает примерно на 8% на каждый градус температуры. В результате транзистор может перегреться и выйти из строя.

Рисунок 4 – Принципиальная схема усилителя мощности

1.4 Принципиальная схема мощного корректирующего усилителя

Исходя из того, что было сказано выше, изобразим окончательную схему усилителя мощности (рисунок 5).

Рисунок 5 – Принципиальная схема усилителя мощности класса А