М.Х. Джонс - Электроника практический курс (1055364), страница 22
Текст из файла (страница 22)
Обычно для работы в линейном режиме иа транзисторы подается такое смешение, что по иим течет небольшой коллекториый ток покоя даже в отсутствие входного сиг- 120 Соеласование сопрошивлений а с й с + й аЕ х и Рис. 5.24. Типичные вхолное и выхолное колебания в схеме на рис. 5.23, лемонстрируюшие сильные искажения типа «ступеньки». бо ) ов есг — св Рис. 5.25.
Эмизтерный повторитель на комплемснтарной паре транзисторов. работаюших в режиме АВ Мощный выходной каскад на эмишгнернмх новгноригнеллх 121 нала. Когда сигналы малы, этот каскад работает в режиме А и оба транзистора находятся в проводящем состоянии, тогда как при сигналах большей величины только один транзистор оказывается открытым в пределах каждой полуволны.
Такой режим работы называют режимом АВ и именно так бывают, как правило, устроены усилители мощности звукового диапазона, На рис. 5.25 показано, как следует модифицировать рассмотренную выше простую схему с режимом В для работы в режиме АВ. Вместо того, чтобы непосредственно соединять базы одну с другой, их разделяют парой диодов О, и Ю,, смещенных в прямом направлении, которые как раз и обеспечивают достаточное смешение для транзисторов, при котором в них течет ток в режиме покоя. С помощью эмиттерных резисторов Яз и Я, создается небольшая обратная связь по току, улучшающая стабильность по постоянному току. Во всех усилителях с режимом АВ исходное состояние транзисторов в большой степени зависит от разности потенциалов в прямом направлении У, на переходах база-эмиттер.
Небольшие изменения У, обусловленные колебаниями температуры, могут приводить к значительным изменениям коллекторного тока покоя. Применение диодов для создания смещения обеспечивает температурную компенсацию: если температура окружающей среды растет и величина У . падает, то разность потенциалов на каждом из диодов также падает, в результате чего базовые токи, а значит, и коллекторные токи поддерживаются относительно неизменными. В идеальном случае диоды нужно размешать рядом с транзисторами, чтобы те и другие испытывали одни и те же колебания температуры. Коллекторный ток покоя следует выбирать в районе 5-10 мА. л.
ю око ав ггг-тв Рис. 5.26. (а) Эмитгерный повторитель на комплементарной паре транзисторов, работаюших в режиме АВ со смешением от «умножители У,г» Схема последнего показана отдельно на рисунке (Ь). 122 Согласование сопротивлений ав ка- -на ГГокалсвкл лкс гнюю МЛВ55 РНРЮ55 ао стисаиы выколов Карлус являстся валовая каалскторв Рис. 5.27. Эмитгсрный повторитель по схеме Ларлинггона на комплементарных транзисторах, рабстаюших л режиме АВ, способный отдавать в нагрузку 3 А.
Чтобы компенсировать разброс значений (ал у отдельных транзисторов, желательно иметь возможность подстраивать начальный ток коллектора вручную до требуемой величины. Вариант схемы, в которой такая возможность предусмотрена, приведен на рис. 5.26(а). Напряжения смешения создаются транзистором Т,, включенным по схеме «умножителя )г в, как это показано отдельно на рис. 5.26(Ь).
В действительности, эта часть схемы представляет собой маломощный усилитель напряжения, в котором собственное напряжение смещения транзистора (г служит входным сигналом и имеется отрицательная обратная связь, создаваемая делителем напряжения на резисторах Я, и Я,. Здесь коэффициент обратной связи равен )7 = )г,,/(Я, «-)гк), поэтому выходное напряжения рю определяется равенством аве )вех)'т ь)(г) ВЕ ВЕ ,0 )г, В схеме на рис. 5.26(а) с помощью потенциометра Ял ток покоя устанавливается равным 5-10 мА. Здесь также имеет место температурная компенсация, поскольку напряжение (г транзистора Т, будет изменяться в такой же мере, в какой меняются напряжения 1; транзисторов Т, и Т, . Мощный выходной каскад на эмиттерных повторителях 123 Схемы, приведенные на рис. 5.25 и 5.26, способны развивать в 8-ампом громкоговорителе примерно полватш мощности на звуковых частотах.
Если требуются ббльшие мощности, то применяют мощные транзисторы, обычно включаемые по схеме Дарлингтона с транзисторами противоположной полярности, как показано на рис. 5.27. Эта схема будет давать ток в нагрузку не меньше 3 А без риска, что она выйдет из строя. Ток покоя следует устанавливать равным примерно 40 мА.
Если сравнивать схему Дарлингтона на комплементарных транзисторах (например, на транзисторах Т, и Т,) со схемой Дарлингтона на паре и-р-п транзисторов (рис. 5.15), то становится ясным преимущество схемы на комплементарных транзисторах: здесь для создания смешения необходима разность потенциалов, равная всего лишь 2 У', а не 4Р;, как это потребовалось бы в противном случае; это дает повышенную температурную стабильность.
Резисторы Я, и Яы включенные параллельно переходам база-эмитгер мощных транзисторов, улучшают характеристику в области высоких частот, создавая путь для носителей тока, которые иначе ответвлялись бы в базовые области и тормозились в них, Отводя ток утечки коллектор-база (1 ), они увеличивают также напряжение пробоя мощных транзисторов. 5.173 Типичный усилитель мощности звукового'диапазона На рис. 5.28 приведена схема, позволяющая проиллюстрировать применение мощных эмизтерных повторителей, рассмотренных выше. Это схема типичного усилителя звукового диапазона, способная развивать мощность, равную 30 Вт, в 4-омной нагрузке с малыми искажениями.
Основой выходного каскада является конструкция эмиттерного повторителя, собранного по схеме Дарлингтона на комплементарных транзисторах, как было показано на рис. 5.27. Входной сигнал поступает от усилителя напряжения на транзисторе Т, с коллекторной нагрузкой, составленной из двух резисторов й; и Яп . К нижнему концу резистора й; с помощью конденсатора С, подведен с выхода сигнал следящей обратной связи, что значительно повышает эффективное сопротивление этого резистора и, следовательно, увеличивает коэффициент усиления напряжения без обратной связи, а также уменьшает искажения, обеспечивая протекание по нагрузке почти постоянного тока, Потенциометром йь ток покоя устанавливается примерно равным 40 мА. Входной каскад усилителя представляет собой дифференциальный усилитель, образованный парой транзисторов Т, и Т, .
Усилитель такого типа подробно рассматривается в главе 8; он обеспечивает отличную стабильность по постоянному току (заметьте, что между каскадами нет разделительных конденсаторов) и позволяет иметь инвертирующий и неинвертируюший входы, как это было у интегрального усилителя типа 741, упоминавшегося в параграфе 4.8. Входной сигнал подается на неинвертируюший вход, тогда как сигнал отрицательной обратной связи, образующийся в результате прохождения выходного сигнала через делитель напряжения на резисторах й, и Я,, подается на инвертируюший вход. Наличие С, означает, что коэффициент обратной связи,0 по постоянному току равен единице, что минимизирует дрейф и гарантирует пренебрежимо малое значение постоянного напряжения на выходе усилителя. По- 124 Согласование сопроо5ивлений ом 44- пю .'Г -мв »Ф Рис. 5.28. Схема 30-ввзтиого усилителя мощности звукового диапазона.
этому не требуется разделительного конденсатора на выходе. Зля сигнала коэффициент обратной связи,0 находится, как обычно: Я 4 Я54 Я4 в результате чего полный коэффициент усиления напряжения равен 1 о44 1 Я5 + Я4 10000+ 470 им,В Я 470 Другими словами, лля создания эффективного выходного напряжения 11 В, которое соответствует средней мощности 30 Вт в 4-омной нагрузке, требуется входной сигнал величиной 0,5 В. Транзисторы Т, и Т, — это полезная предосторожность против короткого замыкания на выходе.
При коротком замыкании сопротивление нагрузки с точки зрения выходного каскада оказывается равным нулю, что само по себе могло бы приводить к опасно большим токам в выходных транзисторах. Однако с помощью транзисторов Т, и Т, контролируется разность потенциалов на эмиттерных резисторах Я„и Я„с сопротивлениями 0,22 Ом каждый. Когда эта разность потенциалов превышает 0,6 В, транзисторы Т, и Т, открываются и частично шунтируют напряжение сигнала на входе схемы Дарлингтона на комплементарных транзисторах При указанных значениях сопротивлений Яи и Я„такое автоматическое ограничение начинается при пиковых значениях эмиттерных токов около 3 А. Мощный выходной каскад на эмиттерных повторителях 125 При максимальном выходном сигнале выходным транзисторам приходится рассеивать мощность по 10 Вт кажлому, и их нужно закреплять на полходяших радиаторах с ребристой поверхностью (см. параграф 9.11). Плохо рассчитанные или неправильно сконструированные усилители мощности склонны к возбуждению на ультразвуковых частотах.
По меньшей мере это приводит к непостижимым искажениям и рассеянию чрезмерной мощности; в худшем случае из-за паразитного высокочастотного выходного сигнала громкоговоритель и транзисторы могут сгореть. В схеме на рис. 5.28 имеется конденсатор коррекции С„, упоминавшийся в параграфе 4.6 как средство обеспечения устойчивости усилителя с обратной связью.
Конденсатор С,, включенный параллельно входу, также способствует ослаблению паразитной связи на радиочастотах. Посредством конденсаторов С, и С, осуществляется развязка на шинах питания: они обладают малым сопротивлением на радиочастотах и таким образом минимизируют нежелательную связь между отдельными каскадами усилителя. Несмотря на эти предосторожности, усилитель все же может оказаться неустойчивым, если расположение элементов не является компактным: рекомендуется монтаж в соответствии со стандартом ЧегоЬоагд.
Выходные транзисторы непременно должны быть смонтированы отдельно от печатной платы, на своих собственных радиаторах, но подходящие к ним проводники должны быть короткими и, по возможности, рассчитанными на ток порядка 1О А, чтобы падение напряжения на них было минимальным. 5.17.4 Мощные полевые транзисторы Большое входное сопротивление полевых транзисторов делает привлекательным их применение в выходных каскадах усилителей мощности, поскольку им на вход можно подавать сигнал прямо от источника напряжения с большим сопротивлением. Кроме того, они по своей природе являются более линейными компонентами, нежели биполярные транзисторы (см. параграф 6.10), и поэтому при их использовании можно получить еще меньшие искажения, Важнее всего то, что благодаря их большей тепловой прочности для высокой надежности требуется лишь минимальная защита от перегрузок.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
