- •Введение
- •Тема 5. Электронные приборы
- •Лекция 18. Физические свойства полупроводниковых материалов. Диоды
- •1. Электропроводность металлов и диэлектриков
- •2. Электропроводность полупроводников
- •Электропроводность примесных
- •4. Электронно-дырочный переход
- •4.1. Электронно-дырочный переход при отсутствии внешнего электрического поля
- •Электронно-дырочный переход под воздействием внешнего электрического поля
- •5. Основные параметры и типы
- •Контрольные вопросы и задачи
- •Лекция 19. Транзисторы.
- •Классификация транзисторов
- •Биполярные транзисторы
- •Модуль коэффициента передачи определяется выражением
- •3. Полевые транзисторы
- •Общие сведения об igbt транзисторах
- •Интегральные микросхемы
- •Лекция 20. Силовые полупроводниковые приборы
- •Динисторы
- •Тиристоры
- •3. Симисторы
- •4. Статический индукционный транзистор
- •Тема 6. Электронные устройства лекция 21. Резистивные усилители сигналов низкой частоты
- •Классификация усилителей
- •Принцип работы резистивного усилителя
- •2.1 Схемы смещения и температурной стабилизации
- •Модуль коэффициента усиления определяется выражением:
- •Обозначим
- •4. Дифференциальный усилитель
- •При кu → ∞ коэффициент усиления схемы с оос определяется простым отношением
- •Частотные свойства оу
- •Электрические фильтры
- •Фильтр нижних частот
- •2.2.Фильтр верхних частот
- •Ачх фильтра приведена на рис. 22.5, б.
- •2.3 Полосовой фильтр
- •Избирательные усилители
- •Коэффициент передачи моста Вина в цепи пос определяется выражением
- •Лекция 23. Усилители мощности
- •Однотактный усилитель мощности
- •2. Двухтактный усилитель мощности
- •Лекция 24. Генераторы электрических сигналов
- •1. Назначение и классификация генераторов
- •2. Принципы построения генераторов
- •3. Генераторы гармонических колебаний
- •Трехточечные схемы генераторов
- •Лекция 25. Импульсные устройства
- •1. Общие сведения об импульсных сигналах
- •2. Электронные ключи
- •3. Компараторы
- •4. Формирующие цепи
- •Триггеры
- •Лекция 26. Генераторы импульсных сигналов
- •Мультивибраторы
- •2. Генераторы линейно изменяющегося напряжения
- •Если напряжение на входе оу постоянное, то на его выходе формируется линейно изменяющееся напряжение
- •Линейно убывает и в момент t3 принимает значение:
- •Далее значение uглин периодически изменяется от –0,79 в до 3,2 в, а uос от –2,32 в до 4,31 в.
- •Лекция 27. Источники питания электронных устройств
- •Общая характеристика вторичных
- •2. Однофазные выпрямители тока
- •2.1 Однофазные выпрямители
- •Трехфазные выпрямители
- •Управляемые выпрямители
- •3. Сглаживающие фильтры
- •3. Стабилизаторы напряжения
- •Лекция 28. Применение электронных устройств в технике птм
- •Электронные регуляторы напряжения
- •Электронные схемы управления стартером
- •3. Электронные системы зажигания
- •3.1. Основные этапы развития электронных систем зажигания
- •3.2. Датчики углового положения коленчатого вала двс
- •3.3. Коммутаторы
- •3.3.1. Коммутаторы с нормируемой скважностью
- •Тема 7. Цифровые устройства лекция 29. Введение в цифровую электронику
- •Общие сведения о цифровых сигналах
- •Основные операции и элементы
- •Основные теоремы алгебры логики
- •Булевы функции (функции логики)
- •Для элемента "или-не"
- •Для элемента "и-не"
- •Минимизация булевых функций
- •Лекция 30. Комбинационные устройства
- •1. Шифраторы
- •Дешифраторы, преобразователи кодов,
- •Сумматоры
- •Цифровые компараторы
- •Арифметико – логические устройства
- •Лекция 31. Триггеры
- •Общие сведения и классификация триггеров
- •Rs триггер на элементах “или – не”
- •Rs триггер на элементах “и – не”
- •Синхронные rs-триггеры
- •5. Универсальные триггеры
- •Лекция 32. Последовательностные устройства
- •1. Счетчики импульсов
- •Регистры
- •Цифровые запоминающие устройства
- •Лекция 33. Цифро-аналоговые и аналого- цифровые преобразователи
- •Цифро-аналоговые преобразователи
- •2. Аналого-цифровые преобразователи
- •2.1. Ацп последовательного счета.
- •2.1. Ацп поразрядного уравновешивания
- •Ацп одновременного считывания
- •Лекция 34. Микропроцессоры
- •Общие сведения
- •Структура микропроцессора
- •Секционированные микропроцессоры
- •Заключение
- •Тема 5. Электронные приборы 5
- •Тема 6. Электронные устройства 47
- •Тема 7. Цифровые устройства 169
Лекция 23. Усилители мощности
В процессе анализа схем УНЧ основное внимание уделялось таким параметрам, как Кu; Rвх; Rвх; АЧХ и т.п. Мощность, которую передавали такие усилители в нагрузку, не оценивалась, так как в качестве нагрузки предполагалось использовать либо последующие каскады усиления, либо устройства, не потребляющие заметной мощности. Например, ОУ 140 УД7 имеет на выходе напряжение до 11,5 В. Минимальное сопротивление нагрузки – 2 кОм, при этом максимальная мощность, передаваемая в нагрузку, составляет .
Когда в качестве нагрузки усилительного каскада используются оконечные устройства (исполнительные механизмы, динамики, маломощные двигатели и т.п.), энергетические показатели каскада становятся первостепенными. К таким показателям относятся значения передаваемой мощности и КПД. Исходя из этих показателей осуществляют выбор усилительного элемента, способа его включения и режим работы.
В настоящее время схемы усилителей мощности строятся, как правило, на транзисторах, с ОЭ. Режим работы транзистора линейный – А. Для создания лучших условий передачи мощности сигнала в нагрузку часто в выходную цепь каскада включают трансформатор. В некоторых случаях, когда требуется обеспечить большое значение КПД, применяют двухтактные схемы. В таких схемах транзисторы работают в режиме с отсечкой тока.
Однотактный усилитель мощности
Типовая схема усилительного каскада мощности приведена на рис. 23.1, а. От резистивного УНЧ на биполярном транзисторе эта схема отличается только тем, что в цепь коллектора вместо резистора включена первичная обмотка трансформатора. Нагрузка каскада включена в цепь вторичной обмотки трансформатора. Это несколько изменяет подход к расчету усилительного каскада, обеспечению линейного режима усиления и, как следствие, к определению нагрузочной характеристики каскада (рис.23.1, б).
Порядок построения нагрузочной характеристики следующий:
1. Определяем напряжение UКЭП в режиме покоя. Учтем, что сопротивление первичной обмотки трансформатора по постоянному току равно активному сопротивлению провода. Обычно оно составляет несколько Ом. Пренебрегая столь малым сопротивлением, получаем, что в режиме покоя UKЭП=ЕК. (Точка на оси напряжений рис. 23.1, б).
2. Определяем ток коллектора IКП в режиме покоя. Для этого через точку UКЭП на оси абсцисс рис. 23.1, б проводим вертикальную прямую – линию нагрузки по постоянному току. На линии отмечаем рабочую точку Т по требуемому значению IКП.
3. Определяем сопротивление первичной обмотки трансформатора по переменному току , где - коэффициент трансформации, , – число витков вторичной и первичной обмоток.
4. Через точку Т под углом α = arctg к оси токов проводим линию нагрузки AB по переменному току.
Работа каскада заключается в следующем. При положительном приращении входного сигнала ΔIб ток коллектора также увеличивается до ΔIК = β·ΔIб, увеличивается падение напряжения на первичной обмотке трансформатора, а напряжение UКЭ снижается (отрезок ТА, рис. 23.1, б). При отрицательном приращении тока базы ток коллектора уменьшается, напряжение UКЭ увеличивается. В этом случае к транзистору прикладывается Э.Д.С. источника ЕК и противо - Э.Д.С. трансформатора. При достаточно большом входном сигнале величина UКЭ может достигать значения 2ЕК. Это необходимо учитывать при выборе транзистора.
Оценим основные энергетические характеристики каскада. При синусоидальном входном сигнале мощность в нагрузке определяется известным выражением
Учтём, что Um.вых – это приращение напряжения вторичной обмотки трансформатора – ΔU2, причем
ΔU2=n21·ΔU1= n21·ΔUКЭ.
Введём обозначение ξ= ΔUКЭ / ЕК. Тогда
. (23.1)
В пределе, при ξ=1
. (23.2)
Мощность, потребляемая каскадом в режиме покоя Р0, определяется произведением P0=ЕК∙IКП. Для получения максимальной амплитуды Um.вых ток покоя следует выбирать из отношения IКП ≈ ЕК / . Коэффициент полезного действия η оценивается отношением мощностей Pн и P0 и равен
. (23.3)
Следовательно, максимально достижимый КПД каскада в классе А при синусоидальном сигнале не может быть больше 0,5. Реальный КПД составляет 20÷30%.