Бестрансформаторные двухтактные усилители мощности
Общие сведения о транзисторном бестрансформаторном усилителе мощности и принцип его построения. Усилитель мощности с дополнительной симметрией и на составных транзисторах. Осуществление стабилизации положения точек покоя транзисторов оконечного каскада.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | реферат |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 07.01.2015 |
| Размер файла | 300,9 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Бестрансформаторные двухтактные усилители мощности
1. Общие сведения
Непосредственное включение внешней нагрузки в выходную цепь усилительных элементов позволяет исключить трансформатор. Трансформаторы создают частотные и нелинейные искажения. Трансформаторные каскады не способны пропускать широкую полосу частот, а за счет больших фазовых сдвигов в таких каскадах или становится невозможным применение глубокой обратной связи. Трансформаторы громоздки, обладают большей массой и, в отличие от транзисторов, диодов и резисторов, не могут являться элементами интегральных схем.
Транзисторные бестрансформаторные усилители получили большое распространение из-за своих весьма высоких качественных показателей. Они являются основным звеном современной аппаратуры высококачественного усиления звуковых частот и наиболее перспективны, так как могут быть реализованы в интегральном исполнении.
2. Принцип построения бестрансформаторного усилителя мощности
Бестрансформаторный усилитель представляет собой двухтактный каскад с последовательным питанием и параллельным возбуждением однофазным несимметричным напряжением, рис.11.1.
Рис.11.1. Бестрансформаторный усилитель мощности.
По постоянному току транзисторы V2 и V3 включены последовательно, а по переменному - параллельно. Поэтому выходное сопротивление каскада уменьшается, что снижает оптимальное сопротивление нагрузки, приближая его к сопротивлению электродинамических громкоговорителей (4 или 8 Ом). Внешняя нагрузка подключается к общей точке эмиттеров через разделительный конденсатор С1, сопротивление которого на низшей рабочей частоте должно быть невелико по сравнению с . Поэтому эта емкость С1 выбирается с большим номиналом.
Использование транзисторов с одинаковыми параметрами, но разной структурой позволяет объединить входные цепи плеч и исключить фазоинверсный каскад, так как сигнал, открывающий транзистор типа р-n-р, будет закрывать транзистор n-р-n. Плечи работают в противофазе и поочередно. Отрицательная полярность сигнала открывает V2 и закрывает V3. Выходной ток, протекая через С1, заряжает ее до 0,5Е. При положительной полярности транзистор V2 закрывается и открывается V3 . Источником питания в этот период является заряд емкости С1. Следовательно, такой каскад может возбуждаться однофазным напряжением от обычного резисторного каскада с непосредственной связью.
Бестрансформаторные каскады могут работать как в режиме А, так и в режиме В, но более часто используется экономичный режим В. Транзисторы в режиме В могут работать и без смещения, однако в этом случае появляются искажения типа "ступеньки", характерные для режима В.
Для обеспечения начального смещения и выходных транзисторов V2 и V3 используют терморезистор или диод, включенный в коллекторную цепь транзистора V1 последовательно с резистором нагрузки . Ток покоя транзистора V1 предоконечного каскада, проходя через , создает на нем небольшое падение напряжения, которое равно суммарному напряжению смещения . Так как транзисторы оконечного каскада включаются последовательно по постоянному току, кроме того, их коллекторные напряжения должны быть одинаковыми, то общая точка эмиттеров транзисторов V2 и V3 будет иметь потенциал относительно общего провода, равный 0,5Е0.
Терморезистор осуществляет стабилизацию тока покоя оконечных транзисторов, так как его сопротивление, а, следовательно, и падение напряжения смещения на нем уменьшаются при повышении температуры. Терморезистор или диод устанавливается на радиаторе одного из оконечных транзисторов в непосредственной близости от него, так что их температуры будут примерно одинаковыми. В первом каскаде используется эмиттерная стабилизация точки покоя транзистора V1.
Для стабилизации потенциала общей точки эмиттеров (0,5Ео) используется отрицательная обратная связь (ООС), охватывающая оба каскада. Ее элементами являются резисторы R1 и R2, одновременно образующие делитель смещения в цепи базы транзистора V1. OOC не только стабилизирует напряжение 0,5Е0, но и улучшает качественные показатели усилителя, так как она введена по постоянному и переменному токам.
Однако эта схема бестрансформаторного усилителя обладает существенным недостатком, заключающимся в том, что обычный резисторный каскад не может обеспечить необходимой амплитуды возбуждения для полного использования выходных транзисторов, а это значительно снижает КПД усилителя. Так как выходные транзисторы оказываются включенными с общим коллектором (ОК), то напряжение возбуждения, подводимое к их входной цепи должно превышать выходное.
3. Бестрансформаторный усилитель мощности с дополнительной симметрией
Максимальная амплитуда напряжения сигнала на выходе оконечного каскада Uвыхт близка к 0.5Е, а входное напряжение должно быть равно Uвхт= Uвыхт+Uб>0.5Е. Такое напряжение резисторный каскад при источнике питания с напряжением E отдать не в состоянии. Этот недостаток устраняют введением положительной обратной связи (ПОС), для чего верхний вывод резистора присоединяют через емкость к сопротивлению нагрузки , рис.11.2.
транзисторный бестрансформаторный устройство усилитель
Рис.11.2. Бестрансформаторный усилитель с вольтдобавкой.
При этом все выходное напряжение Uвыхт вводится во входную цепь оконечного каскада. Каждое плечо оконечного каскада является эмиттерным повторителем, поэтому выходное напряжение совпадает по фазе с напряжением возбуждения и увеличивает его примерно вдвое. Наличие положительной обратной связи позволяет уменьшить ток сигнала через резистор и снизить необходимое напряжение сигнала на нем. При этом сигнал на входе оконечного каскада получается достаточным для полного использования выходных транзисторов по напряжению, и КПД каскада оказывается близким к теоретическому пределу.
Кроме конденсатора в этой схеме необходим еще и резистор , который по переменному току присоединен (через , C1 и источник питания) параллельно внешней нагрузке Rн, поэтому сопротивление не должно быть слишком малой величиной, чтобы не шунтировать Rн. Одновременно приходится считаться с тем, что на теряется часть напряжения питания первого транзистора и, с этой точки зрения, необходимо, чтобы <<. Рассмотренный безтрансформаторный усилитель мощности с положительной обратной связью называют усилителем с вольтдобавкой или с дополнительной симметрией.
4. Бестрансформаторный усилитель мощности на составных транзисторах
При большой выходной мощности подобрать близкие по параметрам и характеристикам пары транзисторов разных структур р-n-р и n-р-n сложнее. Поэтому оконечный каскад строится на составных транзисторах.
Принципиальная схема бестрансформаторного усилителя мощности, имеющего двухтактный каскад с составными транзисторами изображена на рис.11.3.
Рис.11.3. Бестрансформаторный усилитель мощности на составных транзисторах
Оконечный каскад содержит четыре транзистора, причем каждое плечо его представляет составной транзистор. Транзисторы V3 и V5 образуют двойной эмиттерный повторитель, а транзисторы V4 и V6 составляют усилитель со 100% ООС, который обладает примерно теми же параметрами и свойствами, что и двойной эмиттерный повторитель: высокое входное и малое выходное сопротивления, оба плеча схемы выходного каскада не усиливают входное напряжение (К<1) и не меняют его полярность.
Стабилизация положения точек покоя транзисторов оконечного каскада осуществляется диодом V2, на котором создается падение суммарного напряжения смещения. Резисторы и Rc являются вспомогательными элементами, которые улучшают стабильность режима, способствуют снижению частотных искажений и несколько выравнивают параметры плеч двухтактного каскада, что приводит к уменьшению нелинейных искажений, обусловленных асимметрией плеч. Сопротивление Rc обычно меньше 1 Ом, так как на них теряется часть выходной мощности; в 510 раз больше входного сопротивления мощного транзистора. Введение ПОС по цепи увеличивает напряжение возбуждения и тем самым повышает КПД усилителя. Для получения высоких качественных показателей в усилителе вводится глубокая ООС по переменному току через резистор Roc, охватывающая весь усилитель. Стабилизация напряжения 0,5Е0 выходных транзисторов аналогична описанной выше и осуществляется гальванической ООС по постоянному току через резисторы и . Конденсатор служит для устранения ООС по переменному току.
Усилитель с бестрансформаторным выходом обладает весьма высокими качественными показателями. Частотные искажения в области низких частот в данной схеме незначительны благодаря непосредственной связи между каскадами. В области верхних частот искажения определяются в основном мощными транзисторами оконечного каскада.
Достаточно глубокая общая ООС уменьшает нелинейные искажения и улучшает остальные качественные показатели усилителя в целом. Выходное сопротивление такого усилителя становится ничтожно малым. Это весьма благоприятно сказывается на работе акустической системы радиовещательной аппаратуры.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Расчет напряжений питания, потребляемой мощности, мощности на коллекторах оконечных транзисторов. Расчет площади теплоотводов. Расчет и выбор элементов усилителя мощности. Расчёт элементов цепи отрицательной обратной связи. Проектирование блока питания.
курсовая работа [516,1 K], добавлен 09.12.2012Измерение поглощаемой мощности как наиболее распространенный вид измерения СВЧ мощности. Приемные преобразователи ваттметров проходящей мощности. Обзор основных методов для измерения импульсной мощности, характеристика их преимуществ и недостатков.
реферат [814,2 K], добавлен 10.12.2013Измерение мощности низкочастотных и высокочастотных колебаний электрических сигналов. Диагностирование мощности колебаний сверхвысокочастотного излучения ваттметрами (поглощающего типа и проходящей мощности). Основные цифровые методы измерения мощности.
контрольная работа [365,0 K], добавлен 20.09.2015Понятие шумов как флуктуаций напряжения, возникающих в усилителе одновременно с исследуемыми сигналами. Проблема соотношения мощности сигнала и мощности шума. Анализ основных источников и видов шумов, вызванных флуктуациями электрических зарядов.
контрольная работа [1,8 M], добавлен 12.02.2015Статическая нагрузочная диаграмма электропривода. Определение мощности резания для каждого перехода, коэффициента загрузки, мощности на валу двигателя, мощности потерь в станке при холостом ходе. Расчет машинного (рабочего) времени для каждого перехода.
контрольная работа [130,5 K], добавлен 30.03.2011Трехполосный усилитель мощности звуковой частоты на основе операционного усилителя, его технологические особенности и предъявляемые требования. Расчет величин усилителя и анализ его оптимальности в программе "Multisim". Средства электробезопасности.
курсовая работа [615,2 K], добавлен 13.07.2015Изучение принципа работы мостового усилителя мощности звуковой частоты, составление описания модели схемы. Проектирование мостового УМЗЧ с помощью пакета прикладных программ Pspice схемотехнического проектирования и анализ результатов машинных расчетов.
курсовая работа [78,3 K], добавлен 23.07.2010Данные для расчёта усилителя напряжения низкой частоты на транзисторах. Расчёт усилительного каскада на транзисторе с общим эмиттером. Расчёт выходного усилительного каскада - эмиттерного повторителя. Амплитудно-частотная характеристика усилителя.
курсовая работа [382,1 K], добавлен 19.12.2015Классификация и основные принципы действия магнитных усилителей. Двухтактные магнитные усилители. Управление величиной переменного тока посредством слабого постоянного тока. Схемы автоматического регулирования электродвигателей переменного тока.
курсовая работа [1,6 M], добавлен 01.06.2012Усилители как самые распространенные электронные устройства, особенности проектирования. Этапы расчёта оконечного каскада. Низкоомная нагрузка как сравнительно малое активное сопротивление. Способы усиления электрических сигналов, основные преимущества.
контрольная работа [1,9 M], добавлен 25.01.2013Мгновенная, средняя и полная мощности гармонических колебаний в электрических цепях. Положительное значение мгновенной мощности и потребление электрической энергии. Условия передачи максимума средней мощности от генератора к нагрузке. Режим генератора.
лекция [136,2 K], добавлен 01.04.2009Система электроснабжения ферросплавного производства. Руднотермические печи как источник реактивной мощности. Компенсация реактивной мощности в ферросплавном производстве. Экранирование короткой сети руднотермической печи, принцип и этапы процесса.
дипломная работа [186,1 K], добавлен 08.12.2011Характеристики потребителей электроэнергии. Расчет электрических нагрузок. Определение мощности компенсирующего устройства реактивной мощности. Выбор числа и мощности трансформаторов подстанции. Вычисление параметров и избрание распределительной сети.
курсовая работа [884,2 K], добавлен 19.04.2021Краткие сведения о проектируемом предприятии и о питающей энергосистеме. Расчет электрических нагрузок предприятия, компенсация реактивной мощности с помощью конденсаторных установок. Выбор мощности силовых трансформаторов ГПП, внутризаводских подстанций.
дипломная работа [536,2 K], добавлен 07.09.2010Подготовка исходных данных для оптимизации режимов энергосистемы. Выбор числа и мощности трансформаторов на подстанциях и электростанциях. Экономичное распределение активной мощности между электростанциями по критерию: "минимум потерь активной мощности".
курсовая работа [375,4 K], добавлен 30.04.2015Потребители и нормирование использования реактивной мощности. Перечень и краткая характеристика основных источников реактивной мощности. Выработка или потребление реактивной мощности с помощью компенсирующих устройств. Маркировка конденсаторных батарей.
презентация [269,8 K], добавлен 30.10.2013Источники реактивной мощности. Преимущества использования статических тиристорных компенсаторов - устройств, предназначенных как для выдачи, так и для потребления реактивной мощности. Применение и типы синхронных двигателей, их располагаемая мощность.
презентация [2,4 M], добавлен 10.07.2015Расчет баланса мощности и выбор компенсирующих устройств. Потери активной мощности в линиях и трансформаторах. Баланс реактивной мощности. Составление вариантов конфигурации сети с анализом каждого варианта. Потеря напряжения до точки потокораздела.
контрольная работа [4,3 M], добавлен 01.12.2010Анализ принципов регулирования мощности в сетях переменного тока. Построение принципиальной схемы регулятора мощности. Вольт-амперная характеристика симметричного динистора. Выбор резистора, конденсатора, реле-регулятора. Защита от короткого замыкания.
контрольная работа [710,4 K], добавлен 27.01.2014Характеристика потребителей электроэнергии. Расчет мощности компенсирующих устройств реактивной мощности, выбор распределительной сети. Выбор числа и мощности трансформаторов подстанций. Расчет заземляющего устройства и спецификация электрооборудования.
курсовая работа [719,7 K], добавлен 15.12.2016
