Павлов В.Н., Ногин В.Н. Схемотехника аналоговых электронных устройств (2-е издание, 2001) (1095416), страница 33
Текст из файла (страница 33)
Рассмотрим работу в режиме ВВ простейшей схемы каскада с бестрансформаториым выходом (рис. 9.3, а). Напряжения и, и и„„подаваемые на базы транзисторов. представляют последонательности широтно-модулированных импульсов (рис. 9.3, б), сформированные на основе усиливае. мого напряжения и. В каждом плече каскада свой источник пита ния, причем Е,--Еь В первый полупериод усиливасмого напряжения и широтномодулированиые импульсы поступают только иа базу транзистора У)1. Каждый импульс открывает транзистор, в результате чего ток протекает от источника питания Е, через элементы схемы И'1, Е и цепь )с4Со. В паузах мехсду импульсами ток дросселя эа счет энергии, накопленной в ием, протекает через Е4Со, Еь РТб2.
Прн этом энергия дросселя тратится не только иа поддер. жанне тока нагрузки. ио и ип подзаряд источника Ее. Во второй полупериод импульсы напряжения пв поступают иа базу второго транзистора и плечи как бы меняются ролямп. Трата части энергии дросселя в паузах на подзаряд источников питания нежелательна, так как создает ненужный обмен их энергиями, т. е. вызывает дополиител иые потери и снижает выигрьпп в КПД.
Однако это снижение иезиалительио. Конденсатор Ее, как и в предыдущей схеме, служит для дополнительного сглажпчания пульсаций напряжения на нагрузке, имеющих частоту поп. Рис. 9,4 ' ения импульсов. Если последовательно с дросселем ввести раз"ительный конденсатор, то вместо Е! и Е, можно обойтись одисточником питания Е„=Е,+Ез подобно схеме рнс. 8.9,а. :;::,,' Необходимость предварительного формирования импульсных ледовательностей с ШИМ требует дополнительных устройств, усложняет усилитель. С целью упрощения импульсное управ' ие транзнсторамн можно осуществлять на основе непрерывно",сравпеняя мгновенного значения части выходного напряжения ':входным.
На рис. 9.4 приведена функциональная схема одного еча двухтактного каскада режима Вг) с таким принципом упвления ключевым транзистооом 7Т. Здесь Т.— накопительный "рссель; )РΠ— замыкающий анод; Сф — фильтрующнй конденса- !; На первый (левый по схеме) вход блока сравнения С подается одное уснлнваемое напряжение и„, а на второй — часть выходго напряженая, снимаемая с нагрузки при помощи резнстнвно' делителя ИК2. Если напряжение на левом входе блока С "льше.
чем на правом. то ключевой транзистор гТ открывается ;напряжение на нагрузке начинает увеличиваться. А когда, нао"рот, на правом входе напряжение становятся больше, чем на „вом, то транзистор Ъ'Т запирается н и, . начинает уменьшаться. Блок С перноднческн отпирает н запирает транзистор УТ, ав"матическн обеспечивая необходимую относительную длительть импульсов тока, т.
е. автоматически осуществляя ШИМ по жному закону. Такая ШИМ, получаемая на принципе сравне'на входного и выходного напряжений, называется адаптивной 'приспосабливающейся). При этом среднее за период переключения выходное напряжение автоматически повторяет форму входррго, а коэффициент усиления по напряженню равен козффнцненэсу ослабления делителя: К=(И+)!)2)/)с2. Главным, конечно, яву!яется усиление по мощности. !91 Рассматриваемая схема по существу является схемой имп)льсиого авторегулировапня.
Блок сравнения С может быть выполнен по-разному — вплоть до применения микросхемы компаратора, В простейшем случае э1о может быть всего один транзистор. Длч уменьшения длительности фронтов импульсов он совместно с оконечным ключевым транзистором УТ охватывается регеиеративной (положительной) ОС, образуя триггер илн заторможенный блокинг-генератор. Усилители режима т) имеют ряд недостатков.
Опи менее точно воспроизводят форму колебаний и имеют на выходе остаточные пульсации, что снижает их динамический диапазон. Кроме того, реализация крутых фронтов импульсов требует очень высоких граничных частот транзисторов и создает значительные радиопомехи в широком спекзре частот, что затрудняет совмещение таких усилителей с радиоприемниками. ЭХЬ АНАЛОГО-ДИСКРЕТНЫЕ УСИЛИТЕЛИ. ПРОСТЕИШАЯ СХЕМА УСИЛИТЕЛЯ В РЕЖИМЕ ВС гэга г д) ~ЪО а) Рис. 9.З ыа В связи с указанными недостатками усилителей в режиме 1'> для повышения КПД применяют также усилители с аналого-диск.
ретным режимом работы транзисторов. Это аналоговые усилители, в которых осуществляется ступенчатое управление напряжением потерь на транзпсторах. Последнее может быть реализовано различными методами, например методом ступенчатого изменения (переключения) коэффициента трансформации выходного трансформатора. По простейший из них — способ переключения напряжения питания в зависимости от мгновенных значений колебания. При этом самыми простымн являются усилители с двумя напряжениями питания. Двухтактный каскад такого типа состоит из двух одинаковых плеч, которые работают поочередно, каждое в свой полупериод колебания.
Простейшая схема одного плеча (рис. 9.5, а) с пнта- "«>и от двух напряжений содержит два последовательно вклю'"ных транзистора УТ1 и УТ2. Проследим работу плеча в тече- " ' первой четверти периода синусондальпого усилнваемого коле''))ня„задаваемого входным напряжением и,„. При малых мгно'ных значениях уснливаемого напряжения работает только "'~зистор УТ1. Гго питание осуществляется через диод УЕ> от чинка с мепьпн>м напряженнем Еь Прн этом транзистор УТ2 ' ерт напряженнем и кз> (коллектор — эмнттер) первого траизис'а, которое при малых значениях и сравнительно велико (близ,к Е~). .::::По мере увеличения мгновенных значений напряжения и„увечивается выходной ток транзистора УТ1 и напряжение и иа со'тивлении нагрузки одного плеча й>„ь а напряжение икз> "«ньшается.
Поэтому через некоторое время наступает неравен- и„>икэ> и транзистор УТ2 начинает открываться, причем 'ьма быстро из-за быстрого уменьшения напряжения икэ> Как ' ько его тоь достигнет значения тока первого транзистора, ток 'ез диод прекратится и диод запрется. отключив источник Е>. ому диод Уг> называется отключающим. Далее питание осутвляется от источника Е.
Так происходит автоматическое пе" л>очеиие напряжения питания. Во вторую четверть периода ' процессы протекают в обратном порядке. '!' Вслп пренебречь длительностью переключения источников, то 'яряжение питания Е„имеет внд ступенчатой функции (рис. 9 5, б). "'к как транзистор УТ1 работает весь полупернод колебания, он ' ынается основным, а УТ2 — вспомогательным. Угол отсечки ," а основного транзистора составляет 90', а вспомогательного— 'ньшс.
Поэтому формально основной транзистор работает в ре,'ме В, а вспомогательный — в режиме С. В связи с этим двухКтиые усилители с питанием от двух напряжений называют ,илителямн режпча ВС. .-:-: В рассматриваемой схеме транзистор УТ) вкл>очен с ОЭ. Но'му необходимо. чтобы перед подключением источника Е на'>жение ик>н пе успевало уменьшаться до очень малого значе'>п, т. е. УТ1 не доходил до состояния насыщения. В противном учае появится ограничение его коллекторного тока, что принс ' к образованию ступенек на скатах полуволн выходного напря'пня и в окрестностях моментов переключения (на рис. 9.5, б "казано штрихами).
Для предотвращения таких искажений в батый вывод первого транзистора включается резистор Й1, бла' аря которому скорость открывания транзистора УТ1 уменыиа'ся и к моменту приближения его к насыщению напряжение и„ азывается уже достаточным для отпирания транзистора УТ2. "~; Для получения полной схемы двултактного каскада в нее неходимо включить два плеча. Это можно сделать по.разному. 163 Простейший способ — добавить в схему рис. 9.б,а снизу второе плечо, имею1цее свои два источника питания. Еше ряд схем будут рассмотрены позднее. 9.6.
ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ДВУХТАКТНЫХ КАСКАДОВ В РЕЖИМЕ ВС дз ; — +г ' г ,м з а) йг й» аа цз м 4 Рис. 9.6 164 Будем полагать, что переключение источников питания осуществляется мгновенно, а сопротивления полностью открытых транзисторов и прямые сопротивления диодов равны нулю. Иначе говоря, будем исследовать предельные энергетические показатели. Это упростит анализ н одновременно сделает его результаты применимымн ко всем видам схем. Будем также считать, что усиление происходит без искажений и напрянсение на нагрузке транзистора (рнс. 9.б,а) и=-(! 5(пс»!.
Введем обозначения: н=Е,)Е— относительная величина меньшего напряжения питания; 9=(! /Е— коэффициент использования болыпего напряжения питания. Прн, пренебрежении остаточнымн напра кениями коэффициент 9 совпадает с относительной амплитудой С. При выводе КПД не учитываются потери в выходном трансформаторе, если он имеется. Если бы был обычный двухтактный каскад режима В с одним источником питания и такой же выходной мощностью, то его напряжение питания равнялось бы Е, а КПД при гармоническом колебании Ч =ах!4.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
