АТ / Лабораторная работа 4
.pdf
Усилитель класса A. |
|
|
|
|
|
|
|
XSC1 |
|
|
|
|
|
|
|
G |
|
|
|
|
|
T |
|
|
A |
B |
C |
D |
|
|
V2 |
|
|
V: 12.0 V |
|
|
|
|
V(p-p): 0 V |
|
|
|
12 V |
|
|
|
|
|
|
|
V(rms): 0 V |
|
|
|
|
|
|
Probe6 |
|
|
|
|
|
V(dc): 12.0 V |
|
|
|
|
R2 |
|
|
|
|
|
I: 1.18 A |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
I(p-p): 780 mA |
|
|
|
|
|
I(rms): 839 mA |
|
|
|
|
|
I(dc): 792 mA |
|
|
C1 |
|
|
Freq.: 999 Hz |
|
V1 |
|
|
|
Q1 |
|
|
|
|
|
||
1 Vpk |
1.0µF |
|
|
|
|
1kHz |
|
|
|
|
|
0° |
R3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
R4 |
|
|
|
|
|
|
R1 |
|
|
|
|
R5 |
5Ω |
Рисунок 1
Рисунок 2
Усилитель класса B. |
|
|
|
|
|
|
|
|
XSC2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
G |
|
|
|
|
|
|
T |
|
|
|
A |
B |
C |
D |
|
|
|
V4 |
|
|
|
|
|
|
12 V |
|
|
|
|
|
V3 |
C2 |
|
|
|
U2 |
Q2 |
|
|
|
|
|
||
1 Vpk |
1.0µF |
|
|
|
|
|
1kHz |
|
|
|
|
|
|
0° |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
R9 |
|
|
|
|
|
|
|
R6 |
|
|
|
R10 |
|
5Ω |
|
|
|
|
|
|
|
Q3 |
|
|
|
|
|
|
V5 |
|
|
|
|
|
|
-12 V |
Рисунок 3
Рисунок 4
Усилитель класса D.
Рисунок 5 Усилитель класса D
Для его питания требуется отдельный двухполярный источник питания на 51 В. К этому источнику подключена пара стабилитронов D5 и D6, напряжение на которых дополнительно фильтруется конденсаторами С11 и С12 и обеспечивает напряжение 12 В для низковольтной части схемы.
Основная часть мощности источника питания 51В идет на высоковольтную часть схемы - собственно усилитель мощности. Сигналы правого и левого каналов подаются на усилитель через входные разъемы (соответственно J1 и J2).
Два операционных усилителя из микросхемы TL074, обозначенные 1С 1-е и ICl-d, генерируют треугольный опорный сигнал с двойной амплитудой 4 В и частотой 50 кГц. С выхода этого генератора опорный сигнал подается на потенциометр R19, позволяющий использовать усилитель с входными сигналами, максимальный размах которых может быть в пределах от 1 до 4 В двойной амплитуды.
Два других операционных усилителя, ICl-а и 1С1-Ь, работают в режиме компараторов: на их выходах получаются сигналы с широтно-импульсной модуляцией, которые и поступают на входы левого и правого каналов усилителя.
В правом канале усилителя напряжение сигнала с выхода компаратора (через ограничивающий ток резистор R5) поступает на схему сдвига уровня, собранную на биполярных транзисторах. Схема сдвига уровня имеет положительное и отрицательное плечо.
Транзистор Q1, диод D1 и резистор R7 образуют положительное плечо, а транзистор Q3, диод D3 и резистор R11 - отрицательное. Оба плеча соединены с общим проводом через эмиттеры Q1 и Q3, причем потенциал общего провода является для схемы опорным. Такая схема сдвига уровня позволяет получить напряжение 17 В в цепи, образованной транзисторами Q1, Q3 и стабилитронами D1 и D3. Достаточно большой ток, текущий в этой цепи, позволяет быстро перезаряжать паразитные емкости затворов мощного МОП транзистора, что обеспечивает быстрое включение и выключение транзисторов двухтактного выходного каскада, собранного на транзисторах Q5 и Q7.
Резистор R3 предназначен для удержания среднего значения напряжения выходного сигнала около потенциала средней точки источника питания. Без этого резистора среднее значение выходного сигнала прямоугольной формы стремится к некоторому отрицательному потенциалу.
RC-цепь, состоящая из соединенных последовательно резистора R9 и конденсатора С5, соединяет затворы n-канального и р-канального МОП транзисторов и позволяет свести к минимуму коммутационные шумы, а также обостряет фронты выходного прямоугольного сигнала.
Необходимо отметить, что в обоих каналах в цепях питания включены элементы, предназначенные для деления однополярного напряжения питания пополам. Конденсаторы СЗ, С4, С7 и С8 образуют последовательно-параллельную цепь, которая преобразует однополярное напряжение питания 51 В в два разнополярных напряжения 25,5 В. На выход усилителя можно подключать широкополосные громкоговорители или колонки мощностью до 60 Втэфф, которые демодулируют широтно-импульсный сигнал и формируют усиленные звуковые колебания. (При пиковой выходной мощности на комплексной нагрузке 8 Ом ток потребления усилителя будет примерно 1,2 А при напряжении питания 51 В.)
Задание.
Разработать усилители класса A, B.
Нестабилизированное напряжение питания
для класса A (50±5) В
для класса B ±(50±5) В
Рассчитать КПД усилителей.
Таблица 1 Варианты заданий.
Вариант |
Амплитуда входного напряжения, |
Амплитуда выходного |
Сопротивление |
|
Uвх В |
напряжения, Uвых В |
нагрузки, Rн Ом |
1 |
4 |
10 |
10 |
2 |
6 |
10 |
10 |
3 |
8 |
10 |
10 |
4 |
10 |
15 |
15 |
5 |
12 |
15 |
15 |
6 |
14 |
20 |
20 |
7 |
16 |
20 |
20 |
8 |
18 |
20 |
20 |
9 |
20 |
30 |
30 |
10 |
22 |
30 |
30 |
11 |
24 |
30 |
30 |
12 |
26 |
30 |
30 |
13 |
28 |
30 |
30 |
14 |
30 |
35 |
35 |
15 |
3 |
10 |
10 |
16 |
5 |
10 |
10 |
17 |
7 |
10 |
10 |
18 |
9 |
10 |
10 |
19 |
11 |
15 |
15 |
20 |
13 |
15 |
15 |
21 |
15 |
20 |
20 |
22 |
17 |
20 |
20 |
23 |
19 |
25 |
25 |
24 |
21 |
25 |
25 |
25 |
23 |
30 |
30 |
26 |
25 |
30 |
30 |
27 |
27 |
30 |
30 |
28 |
31 |
35 |
35 |
29 |
3 |
5 |
5 |
30 |
2 |
5 |
5 |