Підсилювачі потужності. Частина друга. Схема, опис

Безкоштовна технічна бібліотека

ЕНЦИКЛОПЕДІЯ РАДІОЕЛЕКТРОНІКИ ТА ЕЛЕКТРОТЕХНІКИ
Безкоштовна бібліотека / Схеми радіоелектронних та електротехнічних пристроїв

Підсилювачі потужності. Частина друга. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Безкоштовна технічна бібліотека

Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Початківцю радіоаматору

Коментарі до статті

Отже, в Минулого разу ми з вами зупинилися на тому, що отримали дірку завбільшки 1,4 вольта, вилили 20% пива в унітаз і вирушили з горя годувати Кота, що розбовтав усі секрети.

Продовжуємо. На черзі клас А.Б.. Власне, з назви видно, що ця схема побудови вихідного каскаду виходить шляхом схрещування восьминога з вішалкою. Тобто класу А та класу В. Від першого ми беремо ненульовий струм спокою I0>0. Таким чином, напруга зміщення на базах транзисторів є. Вважається воно так:

U0 = RL * I0

Для тих, хто щойно впав з місяця, хочу нагадати, що RL – це опір навантаження, а I0 – це необхідний струм спокою. Ну а від класу В беремо все інше - оскільки струм спокою в порівнянні з вихідним струмом дуже малий (I0<<0,1ILmax), то вихідна, споживана, розсіювана потужності будуть практично рівні потужностям класу В і вважаються за тими ж формулами

Підсилювачі потужності

Загалом, змішуючи ці два способи побудови вихідних каскадів, ми домагаємося істотного зниження нелінійних спотворень з одного боку при цілком пристойних потужностях і ККД з іншого. Більшість сучасних побутових підсилювачів працюють саме в цьому класі, а що стосується інтегральних підсилювачів, тобто мікросхем, то взагалі всі. Щоправда, за одним винятком, про який трохи нижче. А поки що, давайте підсумуємо, що ми маємо з цими трьома класами.

Підсилювачі потужності

Отже, клас А - відмінна лінійність, практично повна відсутність нелінійних спотворень, але абсолютно нестерпні потужнісні характеристики, особливо в частині споживання та тепловиділення. Коротше – хочете піч, зробіть вихідний каскад класу А.

клас В – мало їсть, дуже мало. Але при цьому так кручить вихідний сигнал, що краще б взагалі нічого не робив.

клас А.Б. - Компромісне рішення між двома попередніми класами. Взято все найкраще від одного та іншого. Начебто всіх влаштовує за співвідношенням ціна/якість, крім, звісно, страшних людей - аудіофілів. Ті воліють гарячіше.

Зрозуміло, цими трьома класами справа не обмежується - є, наприклад, такі екзотичні режими як А+ або G, але ми їх розглядати не будемо, зважаючи на їхню надзвичайно малу поширеність. Особливо цікаві товариші можуть поколупати носом літературу або Інтернет.

Ну а ми поскачемо далі, поки Кіт спить.

Усі розглянуті вище підсилювачі були лінійними підсилювачами, попри всі вільності у поводженні з довіреним їм сигналом. Тобто ці схеми не передбачають навмисного спотворення вхідного сигналу перед його посиленням. Тепер ми розглянемо клас підсилювачів, який спеціально перекручує вхідний сигнал, а після посилення відновлює його до початкової форми.

Це клас D. (Мяяяяу! Класний клас!) Ото ж, Кота розбудили. Взагалі кажучи - клас D - це схема побудови чи режим роботи вихідного каскаду - це цілий окремий клас підсилювачів. Але вже раз Кіт проговорився про нього, то доведеться пхати все це в розмову про вихідні каскади.

Для початку розглянемо загальну структурну схему підсилювача.

(Натисніть для збільшення)

Пробіжимося швиденько по блоках, спотворених на малюнку. Генератор ПІ - генератор прямокутних імпульсів видає прямокутні імпульси з фіксованою частотою Fs (графік а), які надходять на інтегратор, де перетворюються на трикутні або пилкоподібні імпульси (графік б), після чого надходять на один із входів компаратора.

Підсилювачі потужності

На інший вхід компаратора надходить вхідний звук від джерела. Ось тут і починається головна м'ясорубка під назвою ШИМ (широтно-імпульсна модуляція) або ШІМ (pulse-width modulation) якщо буржуйською. Зупинимося докладніше на роботі компаратора, навіщо подивимося картинку.

Підсилювачі потужності

Отже, як уже говорилося - на один вхід компаратора надходять трикутні імпульси від генератора (синенькі на зображенні), а на інший вхід аудіосигнал, який потрібно посилити (на зображенні щось червоне, схоже на синусоїду).

Далі компаратор робить наступне: якщо поточне (миттєве) значення рівня "пили" перевищує значення рівня вхідного сигналу, компаратор перемикається в низький логічний рівень, якщо навпаки - рівень сигналу "пили" менше, ніж аудіо сигнал, то компаратор перемикається в логічну одиницю.

Зрозуміло, це відбувається за один такт роботи генератора (того, прямокутного).

Таким чином, на виході компаратора ми отримуємо прямокутний сигнал, ширина імпульсів якого залежить від амплітуди вхідного сигналу, а частота його дорівнює частоті генератора, що задає Fs - це і є ШИ модульований сигнал.

Насправді, пилкоподібні імпульси намальовані на картинці так рідко виключно для наочності. Насправді частота цих імпульсів в 10-20 разів вище, ніж максимальна частота звукового сигналу. Зазвичай вона вибирається не більше 200-500кГц.

Далі, промодулированный сигнал надходить на підсилювач потужності на польових транзисторах, які працюють у ключовому (switch-mode) режимі. Після підсилювача впендюрується фільтр НЧ, який відфільтровує високочастотну складову сигналу і відновлює аналоговий сигнал, який відтворюється потім навантаженням.

Тепер давайте подивимося до чого всі ці танці.

Насамперед до ККД. Теоретично, ККД подібних підсилювачів повинен досягати 100%, але на жаль, опір каналу транзистора хоч і маленький, але все ж таки ненульовий. Проте, залежно від опору навантаження, ККД підсилювачів цього типу може досягати 90%-95%. Зрозуміло, при такій ефективності нагрівання вихідних транзисторів практично відсутнє, що дозволяє створювати страшенно маленькі та економічні підсилювачі. Коефіцієнт гармонійних спотворень при грамотній побудові вихідного ФНЧ фільтра можна довести до 0,01%, що дуже гідно. Підсилювачі цього класу випускаються, як і АВ, в інтегральному виконанні.

Ну от, поки це все, що хотілося розповісти про кінцеві каскади, далі у нас у планах каскади попереднього посилення - що це, з чим їх їдять і...

Публікація: radiokot.ru

Дивіться інші статті розділу Початківцю радіоаматору.

Читайте та пишіть корисні коментарі до цієї статті.

<< Назад

Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:

Застигання сипких речовин 30.04.2024

У світі науки існує досить загадок, і однією з них є дивна поведінка сипких матеріалів. Вони можуть поводитися як тверде тіло, але раптово перетворюватися на текучу рідину. Цей феномен став об'єктом уваги багатьох дослідників, і, можливо, нарешті ми наближаємося до розгадки цієї загадки. Уявіть собі пісок у пісочному годиннику. Зазвичай він тече вільно, але в деяких випадках його частинки починають застрягати, перетворюючись з рідкого стану на тверде. Цей перехід має важливе значення для багатьох областей, починаючи від виробництва ліків та закінчуючи будівництвом. Дослідники зі США спробували описати цей феномен і наблизитися до його розуміння. У ході дослідження вчені провели моделювання в лабораторії, використовуючи дані про пакети полістиролових кульок. Вони виявили, що вібрації усередині цих комплектів мають певні частоти, що означає, що через матеріал можуть поширюватись лише певні типи вібрацій. Отримані ...>>

Імплантований стимулятор мозку 30.04.2024

В останні роки наукові дослідження в галузі нейротехнологій зробили величезний прогрес, відкриваючи нові обрії для лікування різних психіатричних та неврологічних розладів. Одним із значних досягнень стало створення найменшого імплантованого стимулятора мозку, представленого лабораторією Університету Райса. Цей новаторський пристрій, який отримав назву Digitally Programmable Over-brain Therapeutic (DOT), обіцяє революціонізувати методи лікування, забезпечуючи більше автономії та доступності для пацієнтів. Імплантат, розроблений у співпраці з Motif Neurotech та клініцистами, запроваджує інноваційний підхід до стимуляції мозку. Він живиться через зовнішній передавач, використовуючи магнітоелектричну передачу енергії, що виключає необхідність дротів та великих батарей, типових для існуючих технологій. Це робить процедуру менш інвазивною та надає більше можливостей для покращення якості життя пацієнтів. Крім застосування у лікуванні резист ...>>

Сприйняття часу залежить від того, на що людина дивиться 29.04.2024

Дослідження у галузі психології часу продовжують дивувати нас своїми результатами. Нещодавні відкриття вчених з Університету Джорджа Мейсона (США) виявилися дуже примітними: вони виявили, що те, на що ми дивимося, може сильно впливати на наше відчуття часу. У ході експерименту 52 учасники проходили серію тестів, оцінюючи тривалість перегляду різних зображень. Результати були дивовижні: розмір і деталізація зображень значно впливали на сприйняття часу. Більші і менш захаращені сцени створювали ілюзію уповільнення часу, тоді як дрібні та більш завантажені зображення викликали відчуття його прискорення. Дослідники припускають, що візуальний безлад чи перевантаження деталями можуть утруднити наше сприйняття навколишнього світу, що у свою чергу може призвести до прискорення сприйняття часу. Таким чином було доведено, що наше сприйняття часу тісно пов'язане з тим, що ми дивимося. Більші і менш ...>>

Випадкова новина з Архіву

API від Logitech поєднає всі пристрої в розумному будинку 26.01.2015

Компанія Logitech анонсувала для розробників інтерфейс створення програм Harmony API, який покликаний об'єднати домашні розважальні системи з іншими побутовими смарт-пристроями та керувати ними через єдиний контролер. Наприклад, коли користувач входить до кімнати та включає телевізор, смарт-лампочки Philips Hue автоматично вибудовують світлову композицію, оптимальну для кіноперегляду. І кількість таких сценаріїв тепер обмежена лише фантазією.

Спроби об'єднати всі пристрої в єдину керовану мережу ведуться й іншими розробниками, але відмінність підходу Logitech в тому, що вона не просто створює черговий універсальний контролер, а пропонує потужний API, залучаючи до процесу побудови єдиної екосистеми всіх бажаючих гравців. Враховуючи зв'язки компанії та популярність її продуктів Harmony, Logitech цілком може розраховувати на успіх.

На сьогоднішній день вона вже отримала підтримку від таких впливових гравців галузі, як SmartThings, IFTTT, ivee, Ubi, Myo, Playtabase. За твердженням компанії, це перший API, який дає розробникам доступ до понад 270 тисяч різноманітних пристроїв. Їм більше не доведеться стикатися з проблемами несумісності протоколів та синхронізації. Все вирішується через єдиний інтерфейс. Harmony API підтримує голосове, сенсорне керування, жести, датчики присутності та багато іншого.

Інші цікаві новини:

▪ Квантовий датчик для вимірювання інтенсивності, поляризації та довжини хвилі світла

▪ Ґрунтові батареї для зберігання сонячної енергії під землею

▪ Промінь притягує предмети

▪ Нові MOSFET від 30 до 100 вольт у корпусі SOT-23

▪ Карти пам'яті CFexpress Type B

Стрічка новин науки та техніки, новинок електроніки

Цікаві матеріали Безкоштовної технічної бібліотеки:

▪ розділ сайту Ефектні фокуси та їх розгадки. Добірка статей

▪ стаття Звичайне диво. Крилатий вислів

▪ стаття Що таке рентгенівське проміння? Детальна відповідь

▪ стаття Проректор із навчальної роботи вищого навчального закладу. Посадова інструкція