7. Усилитель мощности: определение ,назначение , структурная схема ,

Выбор рабочей точки ( режим А, В , АВ )

Структурная схема:

Усилители мощности являются оконечными каскадами усилитель­ного устройства.

Оконечный усилитель производит основное действие увеличивает мощность.

Его основными показателями являются: Мощность отдаваемая в нагрузку, КПД, коэффициент нелинейных напряжений.

При проектировании усилителей мощности первостепенной являет­ся задача получения высокого к. п. д. при малой величине нелинейных искажений.

Передаточная характеристика .

В зависимости от выбора рабочей точки усилительные каскады работают в режиме А, режиме В и режиме АВ.

Режим А:

Достоинство: Синусоида без искажений. Рабочая точка находится на линейном участке передаточной характеристики, так как минимальные линейные искажения.

1)КПД в режиме А: 20-30% - низкий. Часть энергии расходуется впустую.

2)Коэффициент гармоник минимален.

Режим В:

В режиме В форма выходного тока будет резко отличаться от формы входного напряжения.

Начальное напряжение U_ЭБ=0. Подадим сигнал через конденсатор С слабый сигнал.

1. КПД 60-70%

2. Ко­эффициент гармоник окажется большим К_г.

Обычно в однотактных каскадах не применяется.

Режим АВ:

1. Ко­эффициент гармоник будет меньше. Лучше чем у в, хуже чем у а.

2. Кпд в режиме ав, меньше чем у в, больше чем у а.

В режиме АВ усилители используются только в двухтактных каскадах.

7. Усилители мощности: трансформаторные, бестранформаторные,

однотактные и двухтактные.

Трансформаторные:

Назначение трансформатора Т1:

Гальваническая развязка с предыдущим каскадом и согласование по уровню сигнала.

Назначение трансформатора Т2:

1. Гальваническая развязка с нагрузкой (исключение постоянной составляющей из тока нагрузки).

2. Согласование выходного сигнала с требуемым или с номинальным для данной нагрузки.

Режим А часто используется Hi-End аппаратура, чаще всего ламповые усилители для наушников.

Двухтактный каскад, режим В:

Двухтактный каскад в режиме В имеет нелинейное искажение в выходном сигнале типа «ступенька».

Двухтактный трансформаторный каскад в режиме АВ:

Смещение рабочей точки. КПД 85%. Коэффициент нелинейных искажений малый.

Безтрансформаторный двухтактный каскад:

Питание биполярное (двухполярное).

Транзисторы абсолютно одинаковые по характеристике, но имеющую разную полярность (обратную полярность) p-n-p называется комплементарными.

Используются комплементарные транзисторы в двухтактных.

Принципиальная схема:

VD1 – прямовключен, играет роль резистора R₂ перемещает точку в «А».

Создает падение напряжения 0,8В, если больше, то падать будет в R₁. Стабилизация рабочей точке каскада. Диод VD2 прямосмещенный опять смещается в точку «А».

Конденсаторы гальваническая развязка с предыдущим каскадом. VD1 – стабилизирует, входной делитель.

Вторичные источники питания РЭА

7. Вторичные источники электропитания : назначение, структурные схемы. Выпрямители: назначение, схемы выпрямителей (однополупериодные , двухполупериодные , мостовые, трехфазные) Эпюры напряжений ,сравнительные характеристики.

Источники электрической энергии для питания радио-электронной аппаратуры делят на источники первичного и вторичного электрического питания.

Первичные источники электрического питания:

1)Трех- и однофазные источники промышленной частоты 50Гц.

2)Генераторв постоянного тока и генераторы повышенной частоты 400-500 Гц.

3)Химические элементы, солнечные батареи – это для мобильных объектов.

Источники вторичного электрического питания выполняют функции:

1)Преобразования вида тока (переменный — постоянный),

2)Стабилизации и регулировки напряжения или тока,

3)Фильтрации различных помех, возникающих при переключении, стабилизации и регулировке напряжения и т.д.

Преобразование переменного тока в постоянный осуществляется выпрямителями, а обратное преобра­зование постоянного тока в переменное — инверторами (не путать с инверторами — электронными схемами «НЕ»).

1) Трансформаторная

1) Т- трансформатор, 2) В – выпрямитель, 3) Ф –фильтр, 4)Ст – стабилизатор, 5) н – нагрузка.

2) Импульсного тока питания

Инверторный

1) И – инвертор, 2) Тр – трансформатор малогабаритный.

Выпрямители:

Служат для преобразования переменного синусоидального напряжения, в напряжении постоянного тока с помощью полупроводниковых выпрямительных диодов.

Однополупериодный:

,

В схеме однополупериодного выпрямителя ток че­рез диод проходит в нагрузку R_H, только в положительные полупе­риоды напряжения U₂, так как в отрицательные полупериоды оно запирает диод. Ток в нагрузке (заштрихован) имеет прерывистый характер, а его постоянная составляющая I₀ представляет собой среднее значение тока, протекающего за период, и создает на на­грузке постоянную составляющую напряжения, равную (согласно разложению функции в ряд Фурье):

U₂ – действующее, U_{2 max} – амплитудное,

,

Обратное напряжение: ,Ток средний: .

Двухполупериодный:

,

, , .

Мостовой выпрямитель:

,

Напряжение U₃ в положительный полупериод открывает дио­ды VD1 и VD3 и от тонкие к точке В по цепи «VD1 — Rн — VD3» протекает ток нагрузки I_и=I_1,3. При этом диоды VD2 и VD4 заперты.

В отрицательный полупериод напряжение U₂ открывает диоды VD2 и VD4 I_и=I_2,4 течет от точки B к точке A по цепи«VD2 — Rн — VD4», проходя по нагрузке в одном и том же направлении.

В этой схеме постоянные составляющие тока I₀ и напряжения U₀ в два раза выше, чем в однополупериодной схеме: ,.

Оценим обратное напряжение, приложенное, например, к диоду VD2 в положительный полупериод напряжения U₂.

При открытом диоде VD1 потенциал точки A' близок к поло­жительному потенциалу точки А обмотки трансформатора, а ее от­рицательный потенциал точки В приложен к другому выводу диода VD2. Значит, к диоду VD2 приложено обратное напряжение вторичной обмотки трансформатора , т е. такое же, как и в однополупериодной схеме.

Ток, протекающий через каждый из диодов , т.е. в два раза меньше, чем в однополупериодной выпрямителе.

Трехфазный выпрямитель:

Трехфазные выпрямители применяют при больших мощностях, так как они равномерно нагружают трехфазную сеть.

Вторичная обмотка трансформатора, соединенная звездой с нулевым проводом, подключена к нагрузке R_H через три диода. Ток через каждый диод протекает в течение 1/3 пе­риода T, когда напряжение фазной обмотки, с которой соединен диод, выше напряжения обмоток двух других фаз.

, -средний ток через диод, .

10. Стабилизаторы напряжения : определение, типы стабилизаторов . Параметрический стабилизатор, компенсационный стабилизатор - принципиальная схема , принцип действия.

Стабилизатором напряжения называется устройство, автома­тически поддерживающее напряжение на нагрузке при изменении в определенных пределах таких дестабилизирующих факторов, как напряжение первичного источника, сопротивление нагрузки, температура окружающей среды.

Существует два вида стабилизаторов — параметрические и компенсационные.

Параметрический стабилизатор

Параметрический стабилизатор поддерживающий стабильное напряжение за счет своей ВАХ.

Достоинство: Простота.

Недостатки:

1)Температурная нестабильность

2)Зависимость Uстаб от тока нагрузки

3)Малая мощность .

4) Отсутствие возможности регулирования

Всех этих недостатков лишен стабилизатор компенсационного типа.

Компенсационные стабилизаторы

Принцип работы компенсационного стабилизатора основан на сравнении фактического напряжения на нагрузке с эталонным и увеличении или уменьшении в зависимости от этого отклонения выходного напряжения.

Эталонное напряжение формируется ис­точником опорного напряжения ИОН. В сравнивающем элементе СЭ происходит сравнение напряжения на нагрузке с эталонным и выработка управляющего сигнала рассогласования. Этот сигнал усиливается усилителем У и подается на регулирующий элемент РЭ, который обеспечивает такое изменение выходного напряже­ния, которое приводит к приближению фактического напряжения на нагрузке к эталонному значению.

Основным параметром стабилизатора является коэффициент стабилизации — отношение относительного изменения напряже­ния на входе к относительному изменению напряжения на выходе: ,

В качестве ИОНа обычно используют параметрический стабилизатор на базе стабилитрона.

Температурный коэффициент напряжения .

В качестве дополнительной меры для компенсации положительный ТКН последовательно с ним включают такой же стабилитрон только в прямом направлении.

Принципиальная схема простейшего стабилитрона напряжения (линейного некомпенсационного).

Эмиттерный повторитель (с общим коллектором).

, ,

Представим, что по какой-то причине (так как нагрузка увеличивается) вызывает более глубокое открывание канала. Увеличение напряжения => => , что вызывает увеличение .

Если увеличивается , уменьшается разность потенциалов , , , .

Компенсационный линейный стабилизатор напряжения на ОУ.

Схема состоит из парметрического стабилизатора Rбал, VD1, регулирующего элемента VT1, сравнивающего устройства и усилителя А1 работает схема, как часть обратного (выходного) напряжения снимается с R₂ и подается на инверсный вход А1. Образцовое напряжение подается на прямой вход А1. усиленная разность напряжений с выхода А1 подается на базу VT1 для регулирования напряжения в нагрузке.