вход Вход Регистрация



Усилители мощности (УМ) предназначены для отдачи заданной мощности сигнала в сопротивление нагрузки. Они бывают однотактные и двухтактные. Однотактные УМ по структуре ничем не отличаются от RC–усилителей (УМ резистивные, УМ с непосредственным включением нагрузки в выходную цепь) и от усилителей с трансформаторной или индуктивной (дроссельной) связью. В УМ можно использовать любые усилительные элементы: электронные лампы, транзисторы, операционные усилители и т.д., но у однотактных УМ малое КПД (у резисторных УМ на транзисторах 5-6%, а ламповых – 2-3%, а с непосредственным включением Rн в выходную цепь (вместо Rк) порядка 20%, у лампового – 12%, на триодах до 7%). Более высоким КПД обладают дроссельные и трансформаторные УМ, у них КПД вдвое больше, а у резистивных в шесть раз.

 

Усилители мощности относятся ближе к схемам энергетической электроники, поэтому при их проектировании в первую очередь необходимо обеспечить хорошие энергетические показатели. Несмотря на то, что однотактные УМ просты, используют один усилительный элемент, допустимый уровень частотных и нелинейных искажений и т.д., из-за малого КПД и коэффициента усиления, необходимости подавать на вход большую амплитуду сигнала, сильной зависимости способа включения, типа нагрузки однотактные УМ применяются как каскады или как усилители малой мощности. Для мощных усилений обычно применяют двухтактные схемы, которые представляют две группы параллельно включенных усилительных элементов, образующих два одинаковых симметричных плеча схемы, работающих на общую нагрузку и могут иметь любую схему включения и любую межкаскадную связь или связь с нагрузкой.

Усилители мощности с дроссельной и трансформаторным выходом имеют достаточно большие массогабаритные показатели, значительные частотные, фазовые и особенно нелинейные искажения, невысокий КПД и пр. Перспективными усилителями являются бестрансформаторные двухтактные каскады мощного усиления, где нагрузка включается непосредственно в выходную цепь усилителя. Так как бестрасформаторные каскады обычно работают с большими токами, что в схемах предусматривают улучшенную термостабилизацию за счет глубокой ОС по постоянному току и термозависимых элементов и схем (резисторов, p-n-переходов, каскадов).

Бестрансформаторные усилители мощности рис. 2.29 и 2.30 имеют коэффициент усиления по напряжению, близкий к единице: КU ≈ 1. Усиление по мощности КP = КU КI выполняют за счет большого усиления по току КI.

В тех случаях, когда необходимо обеспечить усиление по напряжению или получить высокое выходное сопротивление, применяют двухтактные усилители мощности, выполненные по схеме с ОЭ (рис. 2.29, а). В ней транзисторы VT1, VT2 работают в режиме В и каждый из них усиливает «свою» полуволну входного напряжения.

В отличие от каскада на транзисторах, включенных по схеме с ОК, выходное сопротивление у данного каскада большое и определяется сопротивлением . Коэффициент усиления по напряжению зависит от сопротивления нагрузки:

(2.1.)

 

так как у транзисторов VT1 и VT2 различны, то разные полуволны усиливаются по-разному и без введения ОС нелинейные искажения сигнала велики. Местная ОС, введенная с помощью резисторов R2, эффективна только тогда, когда выполняются условия

 

, , ,

 

Тогда (2.1) примет вид

(2.2)

 

Рисунок 2.29 – Выходной каскад ОЭ (а) и на полевых транзисторах (б)

 

В мощных бестрансформаторных каскадах, в которых транзисторы включены с ОК, может произойти короткое замыкание выходных зажимов. Как привило, оно вызывает выход транзисторов из строя из-за превышения коллекторным током допустимого значения. Для защиты от коротких замыканий в эмиттерные цепи мощных выходных транзисторов включают небольшое сопротивление R0, ограничивающие ток (рис. 2.30, а) или вводят дополнительные транзисторы, которые открываются только при больших токах нагрузки и, шунтируя входную цепь, ограничивают значение выходного тока на безопасном уровне.

Одна их возможных схем защиты с помощью дополнительных транзисторов VT5, VT6 показана на рис. 2.30, б.

 

Рисунок 2.30 – Схемы двухтактных бестрансформаторных каскадов со

сниженными нелинейными искажениями (а) и защитной от КЗ на выходе (б)

 

При коротком замыкании выходного зажима ток через сопротивление R0 увеличивается и создает падение напряжения U = IнR0, открывающее в соответствующие полупериоды транзисторы VT5,VT6. Оказываясь в режиме насыщения, они шунтируют входную цепь мощного усилительного каскада. В итоге входное напряжение в основном падает на сопротивление Rвых, а токи транзисторов VT3, VT4 не превышают значений, при которых транзисторы VT4, VT6 открылись. Подобная защита имеет высокое быстродействие и обеспечивает надежную работу мощных усилительных каскадов. При ее введении обязательно наличие дополнительного сопротивления Rвых, которое выбирают исходя из минимально допустимого значения сопротивления нагрузки предусилителя, к которому подключается выходной каскад.


Случайные новости

7.2.1. Последовательные регистры с обратными связями (кольцевые счетчики).

Особенностью таких регистров является то, что при введении обратных связей в последовательный регистр последний превращается в замкнутое кольцо, в котором под воздействием ТИ циркулирует введенная в регистр информация. Такие регистры называют кольцевыми счетчиками. Схемы кольцевого счетчика, построенного на Д- и JK-триггерах изображены на рис.7.4. В этих счетчиках кодовая единица, введенная в первый триггер, циркулирует в течение всего времени существования последовательности ТИ, подаваемых на входы С всех триггеров счетчика. В процессе «продвижения» кодовой единицы вдоль счетчика каждый триггер переходит из нулевого состояния в единичное и находится в нем в течение периода следования ТИ. Это свойство кольцевого счетчика используется при построении распределителей импульсов. При этом кодовая единица появляется на выходе с частотой, равной отношению частоты ТИ на количество n триггеров в счетчике. Таким образом, Ксч = n.

а) б)

Рис. 7.4. Кольцевые счетчики на Д-триггерах (а) и JK-триггерах (б)

Недостатком рассмотренных кольцевых счетчиков является то, что требуется большое количество триггеров при больших коэффициентах пересчета. Этот недостаток устраняется в счетчиках на регистре с перекрестной обратной связью (счетчик Джонсона). Счетчик Джонсона (рис.7.5) имеет коэффициент пересчета вдвое больше числа составляющих его триггеров. Особенность работы счетчика Джонсона состоит в том, что при счете вначале от первого триггера до последнего распространяется «волна 1» а затем «волна 0». Если требуется нечетный коэффициент пересчета 2n-1, то вход J первого триггера соединяется с выходом последнего триггера, а вход К первого триггера – с выходом предпоследнего триггера. Как и в кольцевых счетчиках, так и в счетчиках Джонсона возможны сбои в виде появления лишних единиц (мнимых «волн единиц» или «волн нулей») или исчезновения нужных кодовых единиц. Для их устранения вводится логическая цепь в кольцевой счетчик, разрешающая перепись «1» из последнего триггера в первый только при условии, что все остальные триггеры находятся в состоянии «0».

Рис. 7.5. Счетчики с Ксч= 6 (а) и Ксч=5 (б) на регистре

с перекрестной связью.

© 2019
  • Сайт "Литературка"
  • мы собираем различную техническую, образовательную, научную литратуру