1629382645-b4e04346f8103ace08f21d88eab88aa5 (846433), страница 24
Текст из файла (страница 24)
Оптимальное приведенное сопротивление нагРУзки Равно отношению )Р о1! . ПРи этом и 1',, и 1, могУт иметь максимально возможные амплитуды. В примере 9.16 оптимальное значение Я'„составляло примерно 27Ом, но действительное приведенное Рт'„было 360м. Поэтому амплитуда тока ограничивалась 0,71 А и КПД тоже имел меныпее значение (см. задачу 9.19). УСИЛИТЕЛИ МОЩНОСТИ К расчету усилителя с трансформаторной связью класса А инженер должен подходить следующим образом.
Сопротивление нагрузки и необходимая мощность в нагрузке обычно задаются. Поскольку мощность, рассеиваемая в транзисторе, должна быть равна по крайней мере удвоенной мощности в нагрузке (см. разд. 9.6.2), с учетом этого выбираются транзистор и радиатор. Затем выбирается напряжение источника питания и ток покоя, после чего можно вычислить требуемый коэффициент трансформации трансформатора, Наконец, по каталогам подбирается необходимый трансформатор. Когда все указанные элементы выбраны, схема пересчитывается, чтобы убедиться в ее соответствии техническим требованиям, ГЛАВА 9 Теперь нужно определить, насколько трансформатор соответствует приближенно вычисленным техническим параметрам. В реальной схеме (рис. 9.17) мощность, рассеиваемая в транзисторе, в худшем случае должна быть $~~ 1 = 24В 2А = 48Вт.
Если транзистор не может поглощать 48 Вт, следует изменить Р' или ввести какие-либо другие изменения в схеме. $' . придется изменить и в том случае, если лучший из имеющихся трансформаторов не соответствует техническим параметрам, которые были вычислены или предполагались. В рассмотренной схеме сопротивление первичной обмотки трансформатора не должно быть больше 3 Ом, если 1~ с остается равным 30 В.
Если это не так, то Р~ будет меньше 20 В и выходная мощность схемы будет меньше 20 Вт. 36! УСИЛИТЕЛИ МОЩНОСТИ Мощность, передаваемая в нагрузку, будет максимальной при Ьь = 1сс. Тогда Р„,,о = Усе)2Яс и КПД в этой рабочей точке Рсс 2 Усе!с ~л 2ксс), !л 4 Как видим, КПД усилителя класса В имеет минимальное значение 0% и увеличивается до 78,5У0 при максимальной нагрузке. Преимущество усилителей класса В перед усилителями класса А проявляется не только в более высоком КПД, но и в том, что мощность, рассеиваемая в каждом транзисторе, много меньше, чем в усили~еле класса А.
Если предположить, что мощность, рассеиваемая в транзисторах, равна мощности, потребляемой от источника питания, минус мощность в нагрузке, то 2 Р = 2 К 1,„)л — )з Я~/2. (9.23) Максимальная мощность, рассеиваемая в транзисторах, имеет место не при максимальной нагрузке и может быть определена дифференцированием (9.23): !9.24) В наихудшем случае мощность, рассеиваемая в каждом транзисторе, составляет приблизительно 10;4 от максимальной мощности в нагрузке (см.
задачу 9.23). В усили~еле же класса А единственный транзистор должен рассеивать двойную максимальную мощность нагрузки, поэтому при одинаковой выходной мощности задачи радиатора для усилителя класса В значительно облегчаются. Пример 9.18 Схема на рис. 9.!9 нагружена 4-Ом громкоговорителем, коэффициент трансформации трансформатора равен 2:! и 1' = 25 В. Предположим, что напряжение насыщения транзистора 1'с愄— — 1 В, и не будем учитывать потери в трансформаторе. Считая, что схема передает максимальную мощность в нагрузку, определить а) Р; ; б) 1,; в) $',; г) )м; д) мощность в нагрузке; е) Рсс; ж) мощность, рассеиваемую каждым транзистором; з) КПД. Решение а. Максимальная амплитуда будет равна разности между 1'сс и )'сеи,„'.
У,„= К вЂ” К „„,=25 — !В=24В. б. Я', = Хз Я, = (2)з 4 = 16 Ом, ), = 1; /Я' = 24 В/16 = 1,5 А. ГЛАВА 9 в. $~ = Р; /Х = 24/2 = 12 В. г. 1, = Х1, =ЗА. Проверка: Я, = $', /1, = 12 В/3 А = 4Ом. д, Р, = $~ 1, /2 = 12 3/2= 18Вт. Заметим, что Р~ также равно Г 1, /2, или $'~ /2Р 2 е. Рсс = Рсс1. = 2'25В'1,5А = 23,9Вт, ж. Мощность, рассеиваемая в каждом транзисторе, Р„= (Р ..
— Р,)/2 = (23,9 Вт — 18 Вт)/2 = 2,95 Вт, Усилители мощности Существуют три основных вида искажений в усилителях мощности: гармонические (нелинейные) искажения, искажения класса В и интермодуляционные искажения. Нелинейные искажения обусловлены нелинейностью вольт-амперных характеристик мощных транзисторов. Их уменьшают в основном введением в усилитель отрицательной обратной связи. 364 ГЛАВА 9 В предыдущем разделе было показано, что идеальной точкой, в которую должен быть смещен усилитель класса В, является та, где транзистор не проводит ток, но находится на границе отпирания так, что любой переменный сигнал на входе вызовет протекание тока в двухтактной схеме.
Если эмиттеры заземлены, постоянное напряжение на базах транзисторов будет немного меньше 0,7В. Это напряжение покоя можно получить с резистивного делителя, но, возможно, простейшим и лучшим вариантом является комбинация резистора и диода ~рис. 9.23). Ток, протекающий через диод„будет поддерживать напряжение на базах транзисторов 0,7 В. Эта схема имеет дополнительное преимущество: температурные изменения напряжения на переходах база— ~с.илиткли мощнос ти Изобретение усилителей класса В с трансформаторной связью относится к эпохе электровакуумных приборов, когда трансформатор использовался для согласования относительно высокого выходного сопротивления усилителя с низким сопротивлением громкоговорителя.
или другой нагрузки. К сожалению, трансформаторы часто громоздки, тяжелы и дороги и имеют ограниченный частотный диапазон. Наличие ири- и рпр-типов мощных транзисторов позволяет инженерам создавать бестрансформаторные усилители, или усилители на комплементарных транзисторах, работающие без трансформаторов, Большинство современных усилителей мощности используют комплементар- 366 ГЛАВА 9 Пример 9.20 Предположим, что в схеме на рис. 9.25 1ае = 0,7 В, 1сж „вЂ” — 0 В.
Определить: а. Я„ б, максимальную мощность в 10-Ом резисторе; ес г. 21. к~ 2аа аз о Рис. 9.26. Схема к примеру 9.20. Решение а. Смещение в этой схеме должно быть таким, чтобы оба транзистора находились на границе включения. Напряжение в точке А должно быть К !2, или 14В. Следовательно, напряжение на базе Д, будет составлять 14,7 В, а на базе Д2 — 13,3 В. Падение напряжения на каждом 3,8-кОм резисторе равно 13,3 В, и поэтому ток смещения 1 = 13,3 В/3800 = 3,5 мА. Поскольку падение напряжения на Я, должно быть 1,4В, то Я, = 1,4 В/3,5 мА = 400 Ом.
Заметим, что при этих напряжениях смещения напряжение покоя в точке А должно оставаться равным 14В. Если оно снижается, открывается Д, и заряжается С,, а если оно повышается, открывается Дз и разряжается С,. б. Так как в точке А присутствует 14 В, $; ограничено 14 В. Отсюда Г, = 14 В/10,5 Ом = 1,33 А, Рс = 12 Яь(2 = ! 332 ' 10/2 = 8,845 Вт. в. В этой схеме ток через нагрузку от источника питания протекает только тогда, когда транзистор Д, открыт.
Этот ток, протекая через нагрузочный резистор, заряжает конденсатор. Когда открыт Д2, конденсатор разряжается и отдает накопленную мощность в нагрузку. Поэтому форма тока от источника питания является полусинусоидной, средний ток равен !,, а Рее = 1~сс 1,„(л = 28 В 1,33 А/к = 11,86 Вт. г. 21 = Рь1Рсс = 8 845 Вт/11,86Вт = 74,6 о. усилиткли мощности На рис, 9.24 и 9,25 представлена основная схема усилителя мощности на комплементарных транзисторах, но она не является практической схемой. В следующих разделах показано, как эта основная схема модифицируется для получения реального усилителя мощности.
Резистор смещения (Я, на рис. 9.25) часто заменяется двумя диодами, смещенными в прямом направлении. Падение напряжения на них тоже составляет 1,4 В. Диоды имеют то преимущество, что они способны отслеживать напряжение база — эмиттер и стабилизировать работу усилителя при тамп~ г~дтмрц~ ту цчмучтк туиах,, Г, поугас стотъонт т,, р~ чистор еуе11ц сия мо;-,.', Зб9 усилители мощности Решение а. Сначала определим Ь,, Ь,„= 306 „,/~' = 30 100/10 = ЗОООм, 100. 1,43 кОм 100 1,43кОм б.
Если напряжение на нагрузке равно 12 В, то 300 Ом + 1 кОм (1 + 100 1,43 кОм/123 кОм) 300 Ом + 1 кОм. 2,16 143 000 Ом = 58. 2460 Ом 372 ГЛАВА 9 лср з,т о ты а Рис. 9,30. Один из промышленных усилителей мощности на комплементарных транзисторах П ]. ния 2,8В между входами пар Дарлингтона формируется диодами Ви ]7, и цепью ]9зЯз. Смегдение по постоянному току транзистора ]2, создается Я, н Я,. Резистор Я можно регулировать для установки точного смещения. Для переменного тока конденсатор С, представляет собой короткое замыкание, благодаря чему существует сильная обратная связь по переменному току.
Коэффициент усиления по переменному току можно определить из (9.27). В некоторых схемах, таких, как эта, ~гтЯс!Ягз ~~ ) Яз "г Яс/Ягз хх лы. Если эти предположения обоснованы, то (9.27) упрощается до Я !Я . В рассматриваемой схеме Я, =47кОм, а роль Я в этой схеме выполняет Я, = 4,7 кОм. Нетрудно определить, что коэффициент усиления по переменному току этой схемы равен ! О.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
