16208

Ответы по усилителям мощности

Шпаргалка

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Вопросы по усилителям мощности. 24. Каким образом в УМ рабочую точку транзисторов смещают в класс А АВ В Рис. 1 Рис.2 В режиме класса А выбор рабочей точки покоя производится таким образом чтобы входной сигнал полностью помещался на линейном участке выходной ВАХ транзи

Русский

2013-06-20

39 KB

8 чел.

Вопросы по усилителям мощности.

24. Каким образом в УМ рабочую точку транзисторов смещают в класс А, АВ, В?

Рис. 1 Рис.2 В режиме класса А выбор рабочей точки покоя производится таким образом, чтобы входной сигнал полностью помещался на линейном участке выходной ВАХ транзистора, а значение тока покоя Iбо располагаясь посредине линейного участка. На выходной ВАХ транзистора класс А характерен расположением рабочей точки на середине нагрузочной прямой так, чтобы амплитудные значения сигналов не выходили за те пределы нагрузочной прямой, где изменение тока коллектора прямо пропорциональны изменению тока базы. Поскольку в режиме класса А работа происходит на почти линейных участках ВАХ, усилитель мощности имеет минимальные нелинейные искажения (Кг < 1%). При работе в режиме класса А транзистор все время находится в открытом состоянии (нет тока отсечки). При этом умеет место невысокий КПД < 40%. Мощные варианты выходных каскадов часто используют режим класса В. В классе В Iбо = 0, т.е. в режиме покоя транзистор закрыт и не потребляет мощности от источника питания. Транзистор находится в открытом состоянии лишь в течении половины периода входного сигнала. Относительно небольшая потребляемая мощность позволяет получить КПД ? 70%. Класс В применяется в двухтактных устройствах. Существенным недостатком является существенный уровень искажений. (Кг <10%). Класс АВ занимает промежуточное положение между классами А и В. Он также применяется в двухтактных устройствах. В режиме покоя транзистор лишь приоткрыт, в нем протекает небольшой ток Iбо , выводящей основную часть рабочей полуволны Uвх на участок ВАХ с относительно малой нелинейностью. Поскольку Iбо мал, то КПД здесь выше, чем у класса А, а нелинейные искажения относительно невелики (Кг < 3%). На рисунке 1 показана схема двухконтактного усилителя мощности на биполярных транзисторах различного типа проводимости. Так как в базовых цепях транзисторов отсутствует источник смещения, в каскаде реализуется режим усиления класса В. На рисунке 2 показана схема двухтактного усилителя мощности, реализующего класс усиления АВ. В этой схемы для обеспечения режима АВ использованы дополнительные цепи смещения. Цепи смещения состоят из резисторов смещения Rсм1 и Rсм2 и, образующих с диодами VD1 и VD2 нелинейные делители напряжения. Использование в делителях диодов позволяет дополнительно обеспечить параметрическую стабилизацию режима покоя усилителя. Работа усилителя в классе А в данном случае является частным случаем его работы в классе АВ и, следовательно, для обеспечения класса А достаточно в схеме, показанной на рисунке 2, немного изменить значения резисторов Rсм1 и Rсм2, которые были рассчитаны для класса АВ. Для работы транзистора в классе А обычно использую однотактный усилитель мощности у которого только один транзистор. Работа этого транзистора в классе А обеспечивается соответствующими резисторами.

25. Как построить УМ по бестрансформаторной схеме, если в распоряжении имеются мощные транзисторы одного типа проводимости? Показать эквивалентность плеч каскада в этом случае.

Чтобы избежать трудностей в подборе идентичных транзисторов с разным типом проводимости, можно использовать транзисторы одного типа, включи в один из них по схеме с ОК, а другой по схема ОЭ. На рисунке приведены два варианта бестрансформаторных усилителей мощности, а) - с непосредственной связью с нагрузкой, б) - с емкостной связью. В данных схемах стоят идентичные транзисторы с одним типом проводимости. Как видно из рисунков, оба плеча каскада абсолютно эквивалентны с точностью до направления обхода.

26. Почему в двухтактных УМ класса А не устанавливают блокировочных конденсаторов в эмиттерной и базовой цепях?

Бестрансформаторный усилитель мощности может работать как в режиме А, так и в режиме В. Конденсатор С1 разделяет по постоянному току источник согнала и входную цепь усилителя мощности, а конденсатор С2 - нагрузочный резистор и эмиттерные цепи транзисторов. Эти конденсаторы устанавливаются для обеспечения работы транзисторов в классе В. Но для обеспечения работы транзисторов в классе А достаточно использовать только резисторы, следовательно в двухтактных усилителях мощности класса А можно не устанавливать блокировочных конденсаторов в эмиттерной и базовой цепях.

27. Что следует предпринять в УМ, чтобы повысить его КПД?

При работе в режиме класса А транзистор все время находится в открытом состоянии (нет тока отсечки). При этом умеет место невысокий КПД < 40%. Мощные варианты выходных каскадов часто используют режим класса В. В классе транзистор находится в открытом состоянии лишь в течении половины периода входного сигнала. Относительно небольшая потребляемая мощность позволяет получить КПД ? 70%. Класс АВ занимает промежуточное положение между классами А и В. В режиме покоя транзистор лишь приоткрыт, в нем протекает небольшой ток Iбо , выводящей основную часть рабочей полуволны Uвх на участок ВАХ с относительно малой нелинейностью. Поскольку Iбо мал, то КПД здесь выше, чем у класса А, ближе к классу В. КПД ? 60%. Следовательно, для получения максимального КПД у усилителя мощности необходимо использовать схему с транзисторами, работающими в классе В.

28. В усилителях мощности классов А и В в эмиттерной цепи устанавливают резисторы Rэ. Действуют ли при этом в этих схемах ОС и, если да, то какая?

В усилителях мощности классов А и В в эмиттерной цепи устанавливают резистор Rэ. При этом появляется отрицательная обратная связь по переменному току. Из-за появления этой обратной связи снижается коэффициент усиления по мощности. Чтобы этого не произошло параллельно резистору Rэ включают конденсатор Сэ, имеющий малое сопротивление по переменному току для минимальной частоты сигнала, который и шунтирует резистор Rэ на переменном токе.

29. Почему оконечные каскады усилителей очень часто выполняют по схеме ОК?

Обычно оконечные каскады усилителей мощности строятся по двухтактной схеме и работают в режиме В или АВ. При этом транзисторы подключают по схеме с ОК. если транзисторы имеют одинаковые характеристики, то в режиме В при отсутствии внешнего сигнала напряжения на сопротивлении нагрузки равно нулю, а при подаче гармонического сигнала на вход усилителя транзисторы будут поочередно открываться. Токи в транзисторах протекают в противоположных направлениях, в нагрузке они суммируются, и результирующий ток и напряжение будет гармоническими. Работа транзисторов в классе В или АВ обеспечивает КПД порядка 60 - 70%. Из-за этого и из-за простоты изготовления оконечные каскады усилителей часто выполняют по схеме ОК.

30. Как выполняют УМ, если нагрузочный ток составляет несколько ампер?

31. Как обеспечить при заданном Еп в двухтактном каскаде УМ класса А требуемую Рн в нагрузке Rн?

Pн = U2н/Rн = U2н m/(2•Rн) Мощность на выходе можно регулировать с помощью Еп, но при заданном Еп мощность можно регулировать, изменяя Uн m и Rн. Следовательно для обеспечения требуемой мощности на нагрузке Rн при заданном Еп необходимо получить необходимую Uн . Известно, что Uн = Uвых. таким образом надо регулировать напряжение на выходе необходимо выбрать УМ с необходимым коэффициентом усиления по напряжению, для этого подбираются соответствующие транзисторы. Часто, для увеличения коэффициента В у биполярных транзисторов используют не один транзистор, а несколько, подключенных последовательно, как показано на рисунке. У такого "транзистора" коэффициент усиления равен произведению коэффициентов усиления входящих в него транзисторов. Вэкв = В'•B''.

32. Чем определяется частотные свойства трансформаторного двухтактного УМ?

Линейные искажения в каскаде при условии, что транзисторы безынерционны, определяются трансформатором. Для повышения верхней граничной частоты полосы пропускания усилителя следует использовать трансформатор с минимальной индуктивностью рассеивания, а для уменьшения нижней частоты полосы пропускания следует увеличивать индуктивность первой обмотки. Также дополнительные искажения вносят различия в плечах усилителя. Кроме того, реальные входные ВАХ биполярного транзистора в начальной области существенно нелинейны, и до напряжения порядка десятых долей вольта ток базы близок к нулю. Следовательно на частотные свойства влияют и класс, в котором работают транзисторы.

33. Каким образом в УМ добиваются требуемого уровня нелинейных искажений?

Требуемый уровень нелинейных искажений в УМ можно получить, если использовать транзисторы, работающие в соответствующем класс (А, В, АВ). Также на искажения влияет различия в плечах усилителя. Поскольку в режиме класса А работа происходит на почти линейных участках ВАХ, усилитель мощности имеет минимальные нелинейные искажения: Кг <= 1%. В классе В уровень искажений составляет: Кг <=10%. В классе АВ нелинейные искажения относительно невелики: Кг <= 3%.

34. Чем определяется максимальная мощность выходного сигнала в бестрансформаторном УМ?

Мощность, выделяющаяся на нагрузке Рн = (Uн/v2)(Iнv2) = (?Uп)2/2Rн, где ? - относительная амплитуда выходного напряжения усилителя, 0<=?<=1. Следовательно мощность будет максимальна, при ? = 1, минимальном сопротивлении нагрузки и максимальном напряжении питания.

35. По какой схеме включаются чаще всего транзисторы в УМ, работающих на низкоомную нагрузку и почему?

Транзисторы в усилителях мощности работающей на низкоомную нагрузку чаще всего используются в бестрансформаторном усилителе мощности, выполненном на комплементарных транзисторах. При этом транзисторы работают в классе А. Это объясняется тем, что усилитель с транзисторами, работающими в этом классе имеют минимальные линейные искажения, а невысокое сопротивление нагрузки позволяет достичь достаточно высокого значения КПД.

36. Различаются ли входные сопротивления у каскадов класса А и АВ, если да, то как и почему?

37. Охватываются ли оконечные каскады ОС, то как и почему?

В результате включения в эмиттерную цепь резистора Rэ в усилителе мощности появляется отрицательная обратная связь по переменному току. Она способствует снижению коэффициента усиления по мощности, поэтому параллельно резистору Rэ включают конденсатор Сэ, имеющий малое сопротивление по переменному току.

38. Почему бестрансформаторные УМ очень часто выполняются на составных транзисторах с дополнительным типом проводимости?

Составные транзисторы с дополнительным типом проводимости позволяют значительно увеличить коэффициент усиления по напряжению ( Вэкв = В'•B'' ) и таким образом увеличить мощность, выделяющуюся на нагрузке и КПД.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

12494. Определение увеличения объектива микроскопа и измерение размеров объектов с помощью микроскопа 39 KB
  Определение увеличения объектива микроскопа и измерение размеров объектов с помощью микроскопа: методические указания по выполнению лабораторной работы № 62 по курсу Физика для студентов инженернотехнических специальностей всех форм обучения / ЮгоЗап.. гос. унт; сос...
12495. Определение показателя преломления стекол 89.5 KB
  PAGE 3 Определение показателя преломления стекол: методические указания по выполнению лабораторной работы № 63 по курсу Физика для студентов инженернотехнических специальностей / Курск гос. техн. унт; сост.: Л.А. Желанова А.А. Родионов. Курск 2010. 7 с. Библи...
12496. Определение радиуса кривизны линзы и длины световой волны с помощью колец ньютона 327 KB
  Определение радиуса кривизны линзы и длины световой волны с помощью колец ньютона: методические указания по выполнению лабораторной работы по оптике № 66 по курсу Физика / Курск гос. техн. унт; сост.: Л.А. Желанова А.А. Родионов. Курск 2010. 7 с. Библиогр.: с.7. Содержат све...
12497. Лесное хозяйство 84.5 KB
  Многие важнейшие элементы лесного хозяйства, включая охрану лесов, лесоустройство, учёт и инвентаризацию лесов, лесовосстановление, защитное лесоразведение, профилактическую работу с населением и лесную науку, или уже прекратили своё существование, или неизбежно перестанут существовать в течение одного-двух лет при сохранении существующих тенденций.
12498. Изучение внутреннего фотоэффекта 43 KB
  Изучение внутреннего фотоэффекта: методические указания по выполнению лабораторной работы № 83 по курсу Физика для студентов инженернотехнических специальностей / Курск гос. техн. унт; сост.: Л.А. Желанова А.А. Родионов. Курск 2010. 7 с. Библиогр.: с.7. Содержат сведения...
12499. Анализ фондового рынка Российской Федерации за 2009 -2014 года 4.01 MB
  Ведущим индикатором фондового рынка России является Индекс ММВБ. Кроме основного композитного индекса ММВБ, рассчитывается Индекс РТС. Основные индексы Московской Биржи (Индекс ММВБ и Индекс РТС)
12500. Определение показателя преломления, концентрации и дисперсии растворов сахара с помощью рефрактометра Аббе 302 KB
  Определение показателя преломления концентрации и дисперсии растворов сахара с помощью рефрактометра Аббе [Текст]: методические указания по выполнению лабораторной работы по оптике № 64 для студентов инженернотехнических специальностей / ЮгоЗап. гос. унт; сост.: А.А. Ро
12501. Изучение закона МалюсаИзучение особенностей интеллектуальной деятельности пожилых людей 1.34 MB
  На основе теоретического анализа описать основные характеристики интеллектуальной деятельности пожилых людей; Описать методы изучения интеллектуальной деятельности пожилых людей; Изучить особенности интеллектуальной деятельности пожилых людей; Разработать практические рекомендации по улучшению интеллектуальной деятельности пожилых людей...
12502. БАНК ВТБ24 178.5 KB
  Всем этим требованиям в полной мере отвечает один из лидеров национального банковского сектора России - банк ВТБ24. За всю историю своего существования ВТБ сумел занять прочные позиции на российском на всех сегментах рынка банковских услуг и добиться международного признания