Бестрансформаторные двухтактные усилители мощности
Понятие и внутреннее строение, компоненты и принцип работы транзисторных бестрансформаторных усилителей, сферы их практического использования, оценка преимуществ и недостатков. Принцип построения усилителя. Разновидности данных устройств и их значение.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | реферат |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 27.06.2015 |
| Размер файла | 128,8 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/
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. 1.
Рис. 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.
бестрансформаторный усилитель транзисторный
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. 2.
Рис. 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. 3.
Рис. 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.
Список литературы
1. Схемотехника электронных систем. Аналоговые и импульсные устройства; БХВ-Петербург - Москва, 2004. - 488 c.
2. Авдеев В.А. Периферийные устройства. Интерфейсы, схемотехника, программирование; ДМК Пресс - Москва, 2012. - 848 c.
3. Авдеев В.А. Периферийные устройства. Интерфейсы, схемотехника, программирование; Книга по Требованию - Москва, 2009. - 848 c.
4. Аверченков О.Е. Схемотехника. Аппаратура и программы; ДМК Пресс - Москва, 2012. - 588 c.
5. Амосов В. Схемотехника и средства проектирования цифровых устройств; БХВ-Петербург - Москва, 2007. - 560 c.
6. Ашихмин А.С. Цифровая схемотехника. Шаг за шагом; Диалог-МИФИ -, 2008. - 304 c.
7. Блум Хансиоахим Схемотехника и применение мощных импульсных устройств; Додэка XXI - Москва, 2008. - 352 c.
8. Бойко В., др. Схемотехника электронных систем. Цифровые устройства; БХВ-Петербург - Москва, 2004. - 506 c.
9. Гальперин М.В. Практическая схемотехника в промышленной автоматике; Энергоатомиздат - Москва, 1987. - 320 c.
10. Дуглас С. Схемотехника современных усилителей; Книга по Требованию - Москва, 2011. - 528 c.
11. Кучумов А.И. Электроника и схемотехника; Гелеос АРВ - Москва, 2005. - 336 c.
12. Лаврентьев Б.Ф. Схемотехника электронных средств; Академия - Москва, 2010. - 336 c.
13. Лехин С.Н. Схемотехника ЭВМ; БХВ-Петербург - Москва, 2010. - 672 c.
14. Павлов В.Н. Схемотехника аналоговых электронных устройств; Академия - Москва, 2008. - 288 c.
15. Перепелкин Д.А. Схемотехника усилительных устройств; Полигон, АСТ, Харвест - Москва, 2013. - 238 c.
16. Полонников Д.Е. Операционные усилители. Принципы построения, теория, схемотехника; Энергоатомиздат - Москва, 1983. - 216 c.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Понятие и функциональные особенности измерительных усилителей как устройств для прецизионного усиления разности потенциалов между двумя точками электрической цепи, их внутреннее строение и принцип действия. Фильтры на переключаемых конденсаторах.
реферат [208,4 K], добавлен 21.08.2015Классификация 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 01.06.2012Основные типы двигателей: двухтактные и четырехтактные. Конструкция двухтактного двигателя внутреннего сгорания. Принцип зажигания двигателя. История создания и принцип работы электродвигателя. Способы возбуждения электродвигателей постоянного тока.
реферат [1,1 M], добавлен 11.10.2010Понятие и классификация полевых транзисторов, их разновидности и функциональные особенности. Входные и выходные характеристики данных устройств, принцип их действия, внутренняя структура и элементы. Физическое обоснование работы и сферы применения.
презентация [2,4 M], добавлен 29.03.2015Понятие и принцип работы волновых электростанций, оценка их достоинств и недостатков. Методика расчета механической энергии волны. Значение и этапы сооружения блоков ограниченной мощности, без больших начальных затрат на капитальное строительство.
презентация [613,4 K], добавлен 02.12.2014Общая характеристика и функциональные особенности ядерной энергодвигательной установки, ее назначение и сферы использования. Внутреннее устройство и принцип работы данной установки, главные компоненты и их функции: двигатель и холодильник-излучатель.
реферат [226,6 K], добавлен 07.10.2016Понятие и сферы практического использования электронно-оптических преобразователей как устройств, преобразующих электронные сигналы в оптическое излучение или в изображение, доступное для восприятия человеком. Устройство, цели и задачи, принцип действия.
презентация [275,5 K], добавлен 04.11.2015Понятие и принцип работы разъединителя, его назначение и взаимодействие составных частей. Сферы использования и значение в цепи отделителя. Преимущества и недостатки масляных выключателей. Разновидности и отличительные признаки приводов, их обозначения.
практическая работа [509,6 K], добавлен 12.01.2010Классическая теория колебательных спектров и их квантово-механическое представление. Принцип работы и внутреннее устройство инфракрасных спектрометров, их классификация и типы, функциональные особенности, условия и сферы практического применения.
курсовая работа [180,6 K], добавлен 21.01.2017Понятие и назначение, сферы применения и функциональные особенности контакторов, разновидности и отличительные признаки. Конструкция контактора постоянного и переменного тока. Принцип действия данных устройств. Магнитные пускатели, неисправности, ремонт.
презентация [475,8 K], добавлен 22.11.2010Устройства дистанционной коммутации – общие сведения, внутреннее устройство и принцип работы, сферы практического применения. Технология монтажа тросовой электропроводки, светильников общего назначения. Требования безопасности при проведении работ.
контрольная работа [675,0 K], добавлен 23.02.2016Классификация и разновидности широтно-импульсных преобразователей, их функциональные особенности и сферы применения. Внутреннее устройство и принцип работы преобразователя ТЕ9, расчет параметров силового каскада. Экономические показатели проекта.
дипломная работа [2,2 M], добавлен 23.08.2015Общая характеристика и направления деятельности энергоредприятий современной России, оценка их достижения и тенденции развития. Понятие и значение гидромагнитных систем, анализ преимуществ и недостатков, особенности практического применения на сегодня.
презентация [327,9 K], добавлен 24.11.2013Тепловой насос как компактная отопительная установка, его назначение и принцип действия, сферы и особенности применения. Внутреннее устройство теплового насоса, оценка его главных преимуществ перед традиционными методами получения тепловой энергии.
реферат [83,3 K], добавлен 22.11.2010Понятие и главные свойства оптронов как особенных оптоэлектронных приборов, их классификация и разновидности, отличительные признаки. Преимущества и недостатки использования данных приборов, требования к среде и сферы их практического применения.
презентация [237,8 K], добавлен 02.12.2014Понятие и строение природных резервуаров, их типы: пластовые, литологически-ограниченные, гидродинамически-открытые, катагенетические. Сравнительное описание данных резервуаров, оценка их преимуществ и недостатков, факторы, влияющие на пористость.
презентация [2,0 M], добавлен 10.10.2015Использование элегаза в качестве дугогасящей среды на современном этапе, оценка его главных преимуществ по сравнению со сжатым воздухом и маслом. Понятие и внутреннее строение, конструкция элегазового выключателя, строение и функциональность привода.
презентация [509,2 K], добавлен 09.12.2013Понятие и функциональные особенности тиристорного преобразователя, принцип его работы, внутреннее строение и взаимосвязь элементов. Работа импульсно-фазового управления. Построение диаграммы напряжений на различных тиристорах, их сравнительное описание.
контрольная работа [567,6 K], добавлен 27.04.2015Понятие и функции тепловой трубы как устройства, обладающего свойством сверхтеплопроводности, работающее в высоком температурном диапазоне, в любом положении, независимо от наличия гравитационного поля. Ее внутреннее устройство и элементы, принцип работы.
презентация [600,2 K], добавлен 08.03.2015Принцип работы и назначение лазерных устройств, история и основные этапы их разработок, значение в данном процессе академиков Н.Г. Басова и А.М. Прохорова. Первое экспериментальное подтверждение возможности усиления света и развитие данных идей.
доклад [10,6 K], добавлен 26.01.2010
