| Портал для радиолюбителей |
Всем привет.
Итак, в прошлый раз мы с
вами остановились на том, что получили дырку величиной в 1,4 вольта,
вылили 20 % пива в унитаз и отправились с горя кормить Кота, разболтавшего
все секреты. Продолжаем.
На очереди класс АВ. Собственно, уже
из названия видно, что эта схема построения выходного каскада получается
путем скрещивания осьминога с вешалкой. То есть класса А и класса В. От
первого мы берем ненулевой ток покоя I0>0. Таким
образом, напряжение смещения на базах транзисторов присутствует. Считается
оно так:
Для тех, кто только что свалился с
луны, хочу напомнить, что RL - это сопротивление
нагрузки, а I0 - это требуемый ток покоя. Ну а от
класса В берем все остальное - поскольку ток покоя по сравнению с
выходным током очень мал (I0<<0,1ILmax), то выходная, потребляемая, рассеиваемая мощности
будут практически равны мощностям класса В и считаются по тем же
формулам
В общем, смешивая эти два способа построения выходных каскадов, мы добиваемся существенного снижения нелинейных искажений с одной стороны (см. картинку) при вполне приличных мощностях и КПД с другой. Большинство современных бытовых усилителей работают именно в этом классе, а уж что касается интегральных усилителей, то есть микросхем, так и вообще все. Правда, за одним исключением, о котором чуть ниже. А пока, давайте подытожим, что мы имеем с этими тремя классами.
Итак, класс А - отличная линейность, практически
полное отсутствие нелинейных искажений, но абсолютно невыносимые
мощностные характеристики, особенно в части потребления и тепловыделения.
Короче - хотите печку, сделайте выходной каскад класса А.
Класс
В - мало ест, очень мало. Но при этом так крючит выходной сигнал,
что уж лучше бы вообще ничего не делал.
Класс АВ - компромиссное
решение между двумя предыдущими классами. Взято все лучшее от одного и
другого. Вроде всех устраивает по соотношению цена/качество, за
исключением, конечно, страшных людей - аудиофилов. Те предпочитают
погорячее.
Разумеется, этими тремя классами дело не ограничивается -
есть, например, такие экзотические режимы как А+ или G, но мы их
рассматривать не будем, ввиду их чрезвычайно малой распространенности.
Особо любопытствующие товарищи могут поковырять носом литературу или
Интернет.
Ну а мы поскачем дальше, пока Кот спит.
Все рассмотренные
выше усилители являлись линейными усилителями, не смотря на все вольности
в обращении с вверенным им сигналом. То есть, эти схемы не предусматривают
намеренного искажения входного сигнала перед его усилением. Теперь же мы
рассмотрим класс усилителей, который специально коверкает входной сигнал,
а после усиления восстанавливает его до первоначальной формы.
Это
класс D. (Мяяяяу! Классный класс!) От же ж, Кота разбудили.
Вообще говоря - класс D - это не только схема построения или режим
работы выходного каскада - это целый отдельный класс усилителей. Но уж раз
Кот проболтался о нем, то придется упихать все это в разговор о выходных
каскадах.
Для начала, рассмотрим общую структурную схему усилителя.
Пробежимся быстренько по блокам, обезображенным на рисунке.
Генератор ПИ - генератор прямоугольных импульсов выдает
прямоугольные импульсы с фиксированной частотой Fs (график а),
которые поступают на интегратор, где преобразуются в треугольные
или пилообразные импульсы (график б), после чего поступают на один
из входов компаратора.
На другой вход компаратора поступает входной аудио сигнал от источника. Вот тут то и начинается главная мясорубка под названием ШИМ (широтно-импульсная модуляция) или PWM (pulse-width modulation) если по-буржуйски. Остановимся подробнее на работе компаратора, для чего посмотрим на картинку.
Итак, как уже говорилось - на один вход компаратора
поступают треугольные импульсы от генератора (синенькие на
картинке), а на другой вход аудиосигнал, который необходимо усилить
(на картинке что-то красное, похожее на синусоиду).
Дальше
компаратор делает следующее: если текущее (мгновенное) значение уровня
"пилы" превышает значение уровня входного сигнала, компаратор
переключается в низкий логический уровень, если же наоборот - уровень
сигнала "пилы" меньше, чем аудио сигнал, то компаратор переключается в
логическую единицу.
Разумеется, это все происходит за один такт работы
генератора (того, прямоугольного).
Таким образом, на выходе компаратора
мы получаем прямоугольный сигнал, ширина импульсов которого зависит от
амплитуды входного сигнала, а частота его равна частоте задающего
генератора Fs - это и есть ШИ модулированный сигнал.
На самом
деле, пилообразные импульсы нарисованы на картинке так редко исключительно
для наглядности. В действительности, частота этих импульсов в 10-20 раз
выше, чем максимальная частота звукового сигнала. Обычно она выбирается в
пределах 200-500кГц.
Далее, промодулированный сигнал поступает на
усилитель мощности на полевых транзисторах, которые работают в ключевом
(switch-mode) режиме. После усилителя впендюривается фильтр НЧ, который
отфильтровывает высокочастотную составляющую сигнала и восстанавливает
аналоговый сигнала, который и воспроизводится затем нагрузкой.
Теперь
давайте посмотрим к чему все эти пляски.
Прежде всего к КПД.
Теоретически, КПД подобных усилителей должен достигать 100%, но к
сожалению, сопротивление канала транзистора хоть и маленькое, но все же
ненулевое. Но тем не менее, в зависимости от сопротивления нагрузки, КПД
усилителей этого типа может достигать 90%-95%. Разумеется, при такой
эффективности нагрев выходных транзисторов практически отсутствует, что
позволяет создавать чертовски маленькие и экономичные усилители.
Коэффициент гармонических искажений при грамотном построении выходного ФНЧ
фильтра можно довести до 0,01%, что очень и очень достойно. Усилители
этого класса выпускаются, как и АВ, в интегральном исполнении.
Ну вот,
пока это все, что хотелось рассказать об оконечных каскадах, дальше у нас
в планах каскады предварительного усиления - что это, с чем их едят и...
Источник: www.radiokot.ru
Добавил: Павел (Admin)
Автор:
Вас может заинтересовать:
- Практическое применение операционных усилителей. Часть первая.
- Практическое применение операционных усилителей. Часть вторая.
- Усилители мощности. Окончание начала
- Усилители мощности. Начало
- Конструкция и характеристики динамических громкоговорителей (динамиков)
| © PavKo, 2007-2018 Обратная связь Ссылки |