Бестрансформаторные двухтактные усилители мощности

⇐ ПредыдущаяСтр 8 из 17Следующая ⇒

Двухтактные каскады усиления мощности выполняются и по схемам, исключающим применение трансформаторов. Эту задачу решают последовательным включением транзисторов в схему. При этом возможны два способа подключения нагрузки к выходу каскада и, соответственно, два способа осуществления питания схемы.

При первом способе (рис.10.8.) каскад питают от двух источников Е_К1и Е_К2, имеющих общую точку, а нагрузку подключают между точкой соединения эмиттера и коллектора транзисторов и общей точкой источников питания. Транзисторы управляются двумя противофазными входными сигналамиu_ВХ1иu_ВХ2, которые создаются с помощью предвыходного фазоинверсного каскада. ТранзисторVT₁включен по схеме ОЭ, а транзисторVT₁¾по схеме ОК. Процесс усиления двух полярного сигнала происходит в два такта. В первом такте транзисторVT₁усиливает отрицательную полуволну напряжения u_ВХ, а транзисторVT₂заперт положительной полуволной напряженияu_ВХ2. Во втором такте усиливается другая полуволна сигнала транзисторомVT₂при закрытом транзистореVT₁. Недостатки схемы: необходимость в двух источниках питания, в двух противофазных входных сигналах.

Во втором способе (рис.10.9.) каскад питают от общего источника, а нагрузку подключают через конденсатор достаточно большой емкости. В рассматриваемой схеме используются транзисторы типов p-n-p и n-p-n, благодаря чему отпадает необходимость в двух противофазных входных сигналах. Оба транзистора включены по схеме ОК. При положительной полуволне сигнала в усилении участвует транзисторVT₁, а транзисторVT₂закрыт, конденсатор при этом выполняет функцию источника питания нагрузки. При отрицательной полуволне сигнала поведение транзисторов обратное.

19. Обратные связи в усилителях.

Обратной связью называется эффект подачи части выходного напряжения усилителя на его вход. Разработка в 1927 году принципов обратной связи (ОС) позволило резко изменить важнейшие параметры усилителей , поэтому в настоящее время ОС является неотъемлемой частью любого высококачественного усилителя.

Рисунок 1.4 - Структура обратной связи

общем виде структурная схема усилителя с обратной связью представлена на рис. 1.4. Напряжение с выхода усилителя, имеющего коэффициент усиления К, подается на вход звена обратной связи с коэффициентом передачи . Выходное напряжение звена обратной связи, равное:

Если принять коэффициенты К и чисто активными, можно записать:

Подставляя в данное выражение значение U₁ и U_ОС можно получить:

Отсюда коэффициент усиления усилителя, охваченного обратной связью:

Выражение в знаменателе " 1 +/- К " называется глубиной обратной связи и показывает во сколько раз изменяется коэффициент усиления под влиянием ОС.

Знак "+" соответствует отрицательной обратной связи (ООС), которая уменьшает коэффициент усиления усилителя. Особенностью ООС является то, что при больших К значение К >> 1 и выражение для коэффициента усиления усилителя, охваченного отрицательной обратной связью принимает вид:

т.е. определяется только свойствами звена обратной связи. Это свойство обратной связи часто используется в многочисленных схемах аналоговой электроники.

Знак " – " указывает на наличие в усилителе положительной обратной связи (ПОС). Нетрудно увидеть, что при этом происходит увеличение коэффициента усиления. Однако ПОС может вызвать ряд явлений, существенно искажающих режим работы усилителя. Если откуда следует, что коэффициент усиления неограниченно возрастает и усилитель входит в режим самовозбуждения.

Все обратные связи можно подразделяются по способу съема сигнала обратной связи на выходе усилителя и по способу введения сигнала на входе. На рис. 1.5 показана последовательная обратная связь, когда сигнал напряжение обратной связи подается на вход последовательно со входным напряжением.

Рисунок 1.5 - Последовательная обратная связь

Если выход звена обратной связи подключается параллельно входу усилителя (рис. 1.6) , то обратная связь считается параллельной и выходной ток звена обратной связи алгебраически суммируется со входным током усилителя.

Рисунок 1.6 – Параллельная обратная связь

В зависимости от способа съема сигнала можно выделить обратную связь по напряжению (рис. 1.7), когда сигнал обратной связи Uос пропорционален напряжению на нагрузке усилителя. Если снимать сигнал с шунта, как показано на рис.1.8, то в усилителе реализуется обратная связь по току.

Если усилитель и звено обратной связи содержат только активные элементы, то считается, что обратная связь частотно-независимая. Наличие реактивных элементов в звене обратной связи делает коэффициент передачи усилителя комплексным и обратная связь становится частотно-зависимой, за счет чего может существенно измениться вид амплитудно-частотной фазо-частотной характеристики усилителя

Рисунок 1.7 - Усилитель с ООС по напряжению

Рисунок 1. 8 - Обратная связь по току

Обратная связь может охватывать весь усилитель, как показано на рис. 1.4, или один каскад. В последнем случае обратная связь называется местной. Иногда обратная связь является неотъемлемым свойством усилителя(например за счет паразитных связей) или отдельных усилительных элементов. В этом случае ОС называется внутренней.

20. Усилители постоянного тока (УПТ).

Усилитель постоянного тока (УПТ) –усилитель, способный усиливать не только постоянные токи и напряжения, но и медленно изменяющиеся электрические сигналы(до определённой верхней частоты).

При уменьшении частоты усиливаемого сигнала коэффициент усиления УПТ, в отличие от того, что наблюдается в усилителе переменного тока, остается постоянным (рис. 4). При этом низшая граничная частота f_нравна нулю, а верхняя граничная частота f_в, как и в усилителе переменного тока, выбирается в зависимости от назначения УПТ.

П о принципу действия и схемному выполнению усилители постоянного тока делятся на два основных вида:

1) УПТ прямого усиления(с непосредственной связью);

2) УПТ с преобразованием.

В УПТ прямого усиления нет элементов связи, создающих спад коэффициента усиления на низких частотах, в частности, разделительных конденсаторов и трансформаторов.

УПТ с преобразованием строятся по структурной схеме, состоящей из модулятора М, усилителя переменного тока У и демодулятора ДМ (рис. 5). Модулятор и демодулятор работают синхронно и синфазно, причем модулятор преобразует медленно изменяющийся входной сигнал в высокочастотные колебания, амплитуда которых равна (или пропорциональна) значениям входного сигнала (выполняется амплитудная модуляция), а демодулятор осуществляет обратное преобразование. Недостаток УПТ с преобразованием состоит в том, что их верхняя граничная частота ограничена значением, которое примерно на порядок меньше частоты переключений модулятора и демодулятора, задаваемой генератором опорной частоты Г. В них имеется дрейф модулятора и демодулятора, который обычно незначителен.

УПТ широко применяются в различной радиоэлектронной аппаратуре. Наиболее широкое применение находят УПТ прямого усиления. Последние три десятилетия область использования УПТ значительно расширилась, так как они оказались очень удобными в качестве составной части даже многих видов усилителей переменного тока (звуковых и видеочастот, широкополосных усилителей многоканальной связи и пр.). Это объясняется тем, что такие усилители не содержат сравнительно громоздких разделительных и других конденсаторов большой ёмкости, которые не могут быть изготовлены по технологии полупроводниковых интегральных схем.

Основным недостатком УПТ является нестабильность нулевого положения выходного тока (напряжения), называемая дрейфом нуля, сокращенно дрейфом.Дрейфомназываются сравнительно медленные случайные изменения выходного тока или напряжения, вызванные температурной нестабильностью токов транзисторов, низкочастотными шумами элементов схем, старением элементов, нестабильностью напряжений питания усилителей.

Дрейф нуля, представляющий собой разновидность внутренней помехи, затрудняет или делает невозможным получение высокой чувствительности усилителя (т.е. способности усиливать малые сигналы). В полупроводниковых усилителях обычно наиболее сильно выражен температурный дрейф.

Из-за отсутствия разделительных конденсаторов и трансформаторов в УПТ прямого усиления дрейф какого-либо каскада усиливается во всех последующих каскадах. Поэтому в выходном сигнале будет в наибольшей степени выражен дрейф первого каскада, подавлению которого и уделяется наибольшее внимание.

Другой специфической проблемой, решаемой в УПТ, в отличие от усилителей переменного тока, является необходимость согласования потенциальных уровнейвыходного зажима одного каскада и входного зажима следующего. В усилителях переменного тока разделительные конденсаторы и трансформаторы не пропускают постоянную составляющую тока и напряжения с предыдущего каскада на вход следующего, а в УПТ прямого усиления она проходит и может существенно изменить нежелательным образом режим по постоянному току следующего каскада. Например, может произойти насыщение транзистора в этом каскаде. Обычно потенциал выхода каскада оказывается больше, чем требуется для нормальной работы следующего каскада, и необходимо его снижать.

21. Операционные усилители (ОУ): параметры и характеристики.

Операционным усилителем (ОУ) принято называть интегральный усилитель постоянного тока с дифференциальным входом и двухтактным выходом, предназначенный для работы с цепями обратных связей. Название усилителя обусловлено первоначальной областью его применения — выполнением различных операций над аналоговыми сигналами (сложение, вычитание, интегрирование и др.). В настоящее время ОУ выполняют роль многофункциональных узлов при реализации разнообразных устройств электроники различного назначения. Они применяются для усиления, ограничения, перемножения, частотной фильтрации, генерации, стабилизации и т.д. сигналов в устройствах непрерывного и импульсного действия.

Необходимо отметить, что современные монолитные ОУ по своим размерам и цене незначительно отличаются от отдельных дискретных элементов, например, транзисторов. Поэтому выполнение различных устройств на ОУ часто осуществляется значительно проще, чем на дискретных элементах или на усилительных ИМС.

Идеальный ОУ имеет бесконечно большой коэффициент усиления по напряжению (K_{и ОУ}=∞), бесконечно большое входное сопротивление, бесконечно малое выходное сопротивление, бесконечно большой КОСС и бесконечно широкую полосу рабочих частот. Естественно, что на практике ни одно из этих свойств не может быть осуществлено полностью, однако к ним можно приблизиться в достаточной для многих областей мере.

На рисунке 6.1 приведено два варианта условных обозначений ОУ — упрощенный (а) и с дополнительными выводами для подключения цепей питания и цепей частотной коррекции (б).

Рисунок 6.1. Условные обозначения ОУ

На основе требований к характеристикам идеального ОУ можно синтезировать его внутреннюю структуру, представленную на рисунке 6.2.

Рисунок 6.2. Структурная схема ОУ

Упрощенная электрическая схема простого ОУ, реализующая структурную схему рисунка 6.2, показана на рисунке 6.3.

Рисунок 6.3. Схема простого ОУ

Данная схема содержит входной ДУ (VT₁ и VT₂) с токовым зеркалом (VT₃ и VT₄), промежуточные каскады с ОК (VT₅) и с ОЭ (VT₆), и выходной токовый бустер на транзисторах VT₇ и VT₈. ОУ может содержать цепи частотной коррекции (C_кор), цепи питания и термостабилизации (VD₁, VD₂ и др.), ИСТ и т.д. Двухполярное питание позволяет осуществить гальваническую связь между каскадами ОУ и нулевые потенциалы на его входах и выходе в отсутствии сигнала. С целью получения высокого входного сопротивления входной ДУ может быть выполнен на ПТ. Следует отметить большое разнообразие схемных решений ОУ, однако основные принципы их построения достаточно полно иллюстрирует рисунок 6.3.

⇐ Предыдущая 3 4 5 6 789 10 11 12 Следующая ⇒

Последнее изменение этой страницы: 2018-05-10; просмотров: 825.

stydopedya.ru не претендует на авторское право материалов, которые вылажены, но предоставляет бесплатный доступ к ним. В случае нарушения авторского права или персональных данных напишите сюда...