Лекции / СТКУ_какие_то_лекции

Iср2 взаимно уничтожатся). Переменная составляющая I~ 1 и I~ 2 проходят через RН и суммируются.

В схемах рис.7-7 а) и рис.7-7 б) УЭ по постоянному току включены последовательно; по отношению к RН УЭ включены параллельно.

Напряжение Е и режим УЭ выбирают таким образом, чтобы заданное RН обеспечивало полное использование транзисторов как по току, так и по напряжению.

Если в схеме рис.7-7 а) подавать сигнал UВХ2 в т. А и Б, а второй сигнал между т. А и Г (UВХ3) от предоконечного каскада с разделенной нагрузкой, то Т2 будет работать по схеме с ОЭ и давать большое усиление по току и напряжению. Верхний Т1 будет включен по схеме с ОК, так между его эмиттером и общим проводом включено все выходное напряжение UВЫХ . Поэтому для симметричной работы необходимо подавать UВХ3 = UВХ + UВЫХ >> UВХ2.

При трансформаторном предоконечном каскаде и равенстве UВХ1 и UВХ2 — оба транзистора будут работать по схеме с ОЭ с одинаковыми режимами и давать одинаковое усиление.

Схемы рис.7-7 а) и рис.7-7 б) можно упростить, используя транзисторы разной проводимости (рис.7-8):

-рис.7-8 а) с двумя источниками питания;

-рис.7-8б) содним источником питания. Предоконечный каскад может быть неинверсным: при подаче одного напряжения на входы Т1 и Т2 один транзистор будет открываться, другой — закрываться. Схема работает как двухтактная.

Здесь также по постоянному току Т1 и Т2 включены последовательно, а по переменному току — параллельно RН. Это «каскады с несимметричным входом и выходом» или «двухтактные каскады с дополнительной симметрией».

рис.7-8 а)

рис.7-8 б)

Каскады рис. 7-7 и рис.7-8 могут работать как в режиме А, так и в режиме В.

В режиме А ηmax =50%, в режиме В ηmax =78,6%. Реально

—к.п.д. выше, чем у трансформаторных, т. к. нет потерь в трансформаторах.

На схемах рис.7-8 если подавать UВХ в т. А и В от обычного резисторного предыдущего каскада, то оба транзистора

работают по схеме с ОК, вследствие чего UВХ должно быть

UВХ > UВЫХ.

Но, если подавать UВХ в т. Б или В (от трансформаторного предыдущего каскада), то оба транзистора будут работать по схеме с ОЭ и давать одинаковое усиление.

Это были двухтактные каскады с параллельным управлением. Для них необходимо подбирать пары p-n-p и n-p-n транзисторов или иметь инверсный предоконечный каскад. Свободен от этих недостатков двухтактный каскад с последовательным управлением.

7.3.7. Двухтактный каскад с последовательным управлением

В этой схеме (рис.7-9) все транзисторы одного типа - n-p-n.

рис.7-9

Транзистор Т1 — ведущее плечо; транзисторы Т2 ÷Т3 представляют собой составной транзистор, ведомое плечо. Т1 — включен по схеме с ОЭ и работает в режиме В через Д на нагрузку RН (с малыми токами). В 1-й полупериод открыты Т1 и диод Д. В это время составной транзистор Т2-

Т3 заперт напряжением на диоде (он работает в режиме В с малыми токами).

Во время 2-го полупериода Т1 и диод Д заперты; напряжение на диоде открывает Т2 и Т3, которые работают на RН. Пунктиром показан резистор — R, который ставится для улучшения свойств Т2 и Т3.

На схеме не показаны цепи смещения и стабилизации. Для улучшения линейности в схему вводят глубокую ООС.

7.3.8. Расчет бестрансформаторных двухтактных каскадов

Особенность расчета (рис.7-10):

рис.7-10

при заданном сопротивлении нагрузки RН и заданной мощности РН для получения максимального значения ηmax значение Е должно быть строго определенным.

Для бестрансформаторных двухтактных каскадов (рис.7-7, 7-8) при работе в режиме А сопротивлением нагрузки плеча является удвоенное 2RН, так как в режиме А оба плеча работают последовательно. Нагрузочную прямую строят для R~ = 2RН.

При этом напряжение питания выбирается:

Если задано Е, то для достижения максимального КПД

значение Rн определяется:

RН = (0,5Е – UОСТ)2/ 2РН.

Для схем рис.7-7, рис.7-8 в режиме В сопротивление нагрузки R~ плеча равно RН, т. к. плечи работают на нагрузку поочередно, необходимое значение Е для обеспечения ηmax при заданном RН, или необходимое RН при заданном Е определяются (рис.7-11):

рис.7-11

Обычно берут I′0 = (0,04÷0,07) I′max ∙

Значения Imax ∙и I′max не должны превышать допустимых паспортных значений.

Напряжение Е не должно превышать (0,8÷0,9) UКЭ max . Остальные расчеты — выполняются как для трансформаторных каскадов.

7.3.9. Двухтактный усилитель мощности с операционным усилителем

Рассмотрим двухтактный усилитель мощности с операционным усилителем (рис. 7-12). В схеме использована общая отрицательная обратная связь (резисторы R1 и R2), охватывающая оба каскада (на операционном усилителе и на биполярных транзисторах), благодаря которой схема создает настолько малые нелинейные искажения, что часто не требует дополнительных

рис.7-12

цепей смещения для каскада на транзисторах Т1 и Т2. Поскольку напряжение на нагрузке RH примерно равно напряжению на выходе ОУ, то мощность на выходе всего усилителя ограничивается выходным напряжением ОУ /1/.

Выводы по теме:

1. Усилителеммощностиназываютусилитель,предназначенный для обеспечения заданной мощности нагрузки Рн при заданном сопротивлении нагрузки Rн.

Усилитель мощности является примером устройств силовой электроники. Основная цель при разработке таких устройств состоит в том, чтобы отдать нагрузке заданную мощность.

Усилитель мощности является примером устройств силовой электроники.

2.В устройствах информативной (информационной) электроники, как правило, стремятся снизить мощность обрабатываемых сигналов до такого уровня, при котором помехоустойчивостьустройстваещеприемлема.

3.Функции устройств информативной электроники все чаще берут на себя микропроцессоры. Но микропроцессоры, естественно, не в состоянии выполнять функции устройств силовой электроники.

4.При разработке мощных усилителей всемерное внимание уделяется повышению коэффициента полезного действия.

Другой важной проблемой является уменьшение габаритных размеров и веса усилителя мощности, так как они часто определяют габаритные размеры и вес всего устройства.

5.Уровень нелинейных искажений и КПД усилителя мощности существенно зависят от начального режима работы, причем нелинейные искажения обусловливаются нелинейностью не только входных, но и выходных характеристик транзисторов, так как они работают в режиме большого сигнала.

Минимально возможный уровень нелинейных искажений можно обеспечить в режиме класса А, а максимально возможный КПД — в режиме классов В или АВ.

6.Основная особенность работы выходных каскадов — высокий уровень сигналов, что накладывает на них ряд специфических требований.

7.При включении УЭ по схеме с ОЭ получают максимум усиления по мощности; при этом требуется минимум мощности от предоконечного каскада, что удешевляет схему.

При включении по схеме с ОБ получают минимум коэффициента гармоник и хорошую стабильность каскада при изменении температуры, нестабильности источника питания, старении. Но при этом велик входной ток, приходится «умощнять» предоконечный каскад.

Включение по схеме с ОК в трансформаторных схемах применяют редко — схема не имеет преимуществ по сравнению с ОБ.

8.Особенности двухтактного каскада мощного усиления:

-компенсация четных гармоник позволяет применять режим В, как более экономичный; применение режима В зволяет лучше использовать УЭ, получая большую мощность при том же уровне КГ;

-компенсация помех и фона, поступающих от синфазных источников;

-больший динамический диапазон;

-компенсация постоянного подмагничивания сердечника выходного трансформатора, следовательно, меньше габариты, масса и стоимость трансформатора.

9.Включение RН непосредственно в выходную цепь УЭ без выходного трансформатора позволяет устранить вносимые трансформатором частотные, фазовые и нелинейные искажения.

Но при этом в обычных однотактных схемах непосредственное включение RН не оправдано из-за протекания тока I0 через RН — падает КПД, растет мощность, рассеиваемая на электродах УЭ. Указанные недостатки отсутствуют в схемах бестрансформаторных двухтактных каскадов.

Контрольные вопросы по теме:

1.Что такое усилитель мощности? Его назначение?

2.В чем различие силовойэлектроники и мощных устройств информативной(информационной) электроники?

3.Могут ли микропроцессоры выполнять функции устройств силовой электроники?

4.Какие специфические требования предъявляются к выходным каскадам?

5.Перечислите основные виды схем выходных каскадов.

6. Приведите простую схему выходного каскада с RCцепью.

В чем заключаются ее особенности?

7. Приведите схему трансформаторнoго (дроссельного) выходного каскада. В чем заключаются его особенности?