Re: Усилитель мощности
Пт авг 24, 2018 12:34:22
Вот так приблизительно может выглядеть простой усилитель класса А:
Конкретные номиналы надо в железе подбирать, так как эту схему выдумал только что, объединив две другие известные мне схемы. Делитель на резисторах R1 и R2 задаёт напряжение в средней точке выходного каскада. Оно должно равняться половине напряжения питания или, может быть, даже меньше, но таким, чтобы клиппирование было равномерным (смотреть по осциллографу). Делитель на резисторах R4 и R5, образующих цепь OOC задают усиление усилителя по напряжению. Амплитуда входного напряжения должна усиливаться где-нибудь с 1 В до половины напряжения питания. Резистор R7 задаёт ток покоя выходного каскада. Этот ток должен быть где-нибудь в районе напряжения питания делить на 2-3 сопротивления нагрузки. Резистор R8 не позволяет уйти усилителю в заклин при отключении нагрузки, так как через нагрузку течёт небольшой ток, открывающий транзситор VT4. Номинал этого резистора — где-нибудь 100-500 Ом. Сопротивления резисторов R3 и R6 ни на что не влияют, если они находятся в разумных пределах. Для 3-го — это килоомы, для 6-го — сотни ом. Порядок сопротивлений R1 и R2 — десятки килоом, а R4 и R5 — единицы.
Принцип работы объяснять надо?
Конкретные номиналы надо в железе подбирать, так как эту схему выдумал только что, объединив две другие известные мне схемы. Делитель на резисторах R1 и R2 задаёт напряжение в средней точке выходного каскада. Оно должно равняться половине напряжения питания или, может быть, даже меньше, но таким, чтобы клиппирование было равномерным (смотреть по осциллографу). Делитель на резисторах R4 и R5, образующих цепь OOC задают усиление усилителя по напряжению. Амплитуда входного напряжения должна усиливаться где-нибудь с 1 В до половины напряжения питания. Резистор R7 задаёт ток покоя выходного каскада. Этот ток должен быть где-нибудь в районе напряжения питания делить на 2-3 сопротивления нагрузки. Резистор R8 не позволяет уйти усилителю в заклин при отключении нагрузки, так как через нагрузку течёт небольшой ток, открывающий транзситор VT4. Номинал этого резистора — где-нибудь 100-500 Ом. Сопротивления резисторов R3 и R6 ни на что не влияют, если они находятся в разумных пределах. Для 3-го — это килоомы, для 6-го — сотни ом. Порядок сопротивлений R1 и R2 — десятки килоом, а R4 и R5 — единицы.
Принцип работы объяснять надо?
- Вложения
-
- amplifier_A.png
- (11.8 KiB) Скачиваний: 774
Последний раз редактировалось B@R5uk Пт авг 24, 2018 12:49:52, всего редактировалось 1 раз.
Re: Усилитель мощности
Пт авг 24, 2018 16:08:44
Вот так приблизительно может выглядеть простой усилитель класса А:
Принцип работы было бы очень замечательно увидеть!
Re: Усилитель мощности
Пт авг 24, 2018 23:34:43
Во время отсутствия входного сигнала через выходные транзисторы течёт одинаковый ток покоя, который равен половине максимального выходного (режим А). Когда приходит сигнал, это равновесие нарушается и разность токов транзисторов VT3 и VT4 течёт в нагрузку. При положительной полуволне VT3 открывается дальше, а VT4 — закрывается, поэтому в нагрузку течёт положительный ток. При отрицательной полуволне, наоборот, VT3 закрывается, а VT4 — открывается дальше, и в нагрузку течёт отрицательный ток.
Выходной каскад управляется транзистором VT2, ток эмиттера которого открывает транзистор VT3, а ток коллектора забирает базовый ток транзистора VT4, который поступает в него через резистор R7, тем самым закрывая этот транзистор. Одна часть тока, выдаваемого резистором R7 течёт через транзистор VT2 в базу транзистора VT3, а другая — сразу в базу транзистора VT4. В каком именно соотношении транзистор VT2 делит ток резистора R7 между транзисторами VT3 и VT4 определяется управляющим током, поступающим в базу транзистора VT2.
Надо отметить один важный момент: резистор R7 подключен не к земле, а к выходу, который в свою очередь подключен через конденсатор C3 к средней точке выходного каскада. Конденсатор C3 разделяет выходной каскад и выход усилителя по постоянному напряжению, и в рабочем режиме (при отсутствии слишком низких частотных составляющих) на нём постоянное напряжение, равное половине напряжения питания. Поэтому это напряжение всегда приложено к резистору R7, а возникающий ток открывает транзистор VT4. Этот схемотехнический приём называется вольтдобавка. В данной схеме вольтдобавка объединена с выходным разделительным конденсатором, что уменьшает количество "здоровых" электролитов в схеме. Ток покоя выходного каскада равен току через резистор R7 помножить на коэффициент усиления транзистора VT4 и делить на 2 (при условии одинаковости коэффициентов усиления транзисторов VT3 и VT4).
Транзисторы VT2—VT4 вместе образуют усилитель тока, суммарный коэффициент усиления которого равен h21{VT2} * (h21{VT3} + h21{VT4}). Коэффициенты усиления транзисторов VT3 и VT4 складываются, так как они работают параллельно. Поэтому различие в коэффициентах усиления транзисторов VT3 и VT4 не приводит, в отличие от усилителей класса B и AB, к ухудшению общей линейности усилителя, именно потому что эти транзисторы работают одновременно, а не по очереди, как в усилителях этих классов.
Усилитель тока управляется коллекторным током транзистора VT1, который выполняет функцию преобразователя напряжение-ток и по идее должен быть не одним транзистором а целым дифференциальным каскадом с количеством транзистором от 2 до 8 в зависимости от навороченности. Что такое дифференциальный каскад можете по-подробнее почитать в книге Данилов А.А. Прецизионные усилители низкой частоты. Разность входного напряжения и напряжения в средней точке делителя R4+R5 прикладывается к эмиттерному переходу VT1, что вызывает изменение базового тока VT1 и, как следствие, изменение и коллекторного тока. Какой именно коэффициент преобразования напряжения в ток у этого каскада на VT1 — проводимость σ{VT1} — надо подумать, так сходу я не соображу. Важно, лишь что он преобразует разность напряжений в ток, а этот ток управляет через VT2 выходным каскадом.
Ну и последнее: отрицательная обратная связь. Переменное напряжение со средней точки выходного каскада подаётся через делитель R4+R5 на эмиттер транзистора VT1, где вычитается из входного напряжения, а разность преобразуется в ток. Коэффициент деления у этого делителя равен R5 / (R4 + R5). Поскольку суммарный коэффициент усиления всего усилителя с разомкнутой петлёй ООС очень большой, получающаяся разность пренебрежимо мала по сравнению с входным сигналом. Поэтому переменная составляющая входного сигнала и переменная составляющая в средней точке делителя практически совпадают. Но это означает, что выходное напряжение должно быть в (R4 + R5) / R5 раз больше входного. То есть коэффициент усиления усилителя по напряжению с замнутой ООС равен:
Ku = 1 + R4 / R5
Из-за наличия разделяющего конденсатора C2 постоянное напряжение со средней точки входного каскада поступает на эмиттер транзистора VT4 не подвергаясь делению на делителе R4+R5. Однако, во время покоя через транзистор VT1 так же течёт небольшой ток покоя, который создаёт на резисторе R4 небольшое падение напряжения. В сумме с падением напряжения на эмиттерном переходе VT1 это напряжение отличает напряжения в средней точке выходного каскада и в средней точке делителя R1+R2. Поэтому делителем R1+R2 задаётся напряжение в средней точке выходного каскада в режиме покоя.
Про принцип работы ООС и о том как она увеличивает линейность усилителя почитайте ещё где-нибудь. В предложенной мной выше книжке про неё тоже есть, правда применительно к усилителям класса B с упором на стабильность. Общий смысл в том, что ООС тем сильней давит нелинейности, чем больше коэффициент усиления усилителя с разомкнутой цепью ООС. В этом усилителе коэффициент усиления по напряжению с разомкнутой ООС равен:
K = σ{VT1} * h21{VT2} * (h21{VT3} + h21{VT4}) * Rн
Добавлено after 4 hours 25 minutes 18 seconds:
Я тут подумал и понял, что коэффициент преобразования напряжения в ток входного каскада на VT1 равен
σ{VT1} = 1 / (R4 || R5)
То есть, чем меньше эти резисторы, тем больше коэффициент усиления с разомкнутой ООС, тем выше линейность в целом. Однако, уменьшение номиналов этих резисторов требует увеличения ёмкости разделительного конденсатора C2, так чтобы частота среза низких частот оставалась той же. В таких случаях идут на компромисс. В любом случае, величина σ{VT1} при разумных значениях C2 будет очень мала. Выход только один: усложнять входной каскад, сделав его дифференциальным. Впрочем, линейность для усилителя класса А стоит не так остро, как для других классов.
Выходной каскад управляется транзистором VT2, ток эмиттера которого открывает транзистор VT3, а ток коллектора забирает базовый ток транзистора VT4, который поступает в него через резистор R7, тем самым закрывая этот транзистор. Одна часть тока, выдаваемого резистором R7 течёт через транзистор VT2 в базу транзистора VT3, а другая — сразу в базу транзистора VT4. В каком именно соотношении транзистор VT2 делит ток резистора R7 между транзисторами VT3 и VT4 определяется управляющим током, поступающим в базу транзистора VT2.
Надо отметить один важный момент: резистор R7 подключен не к земле, а к выходу, который в свою очередь подключен через конденсатор C3 к средней точке выходного каскада. Конденсатор C3 разделяет выходной каскад и выход усилителя по постоянному напряжению, и в рабочем режиме (при отсутствии слишком низких частотных составляющих) на нём постоянное напряжение, равное половине напряжения питания. Поэтому это напряжение всегда приложено к резистору R7, а возникающий ток открывает транзистор VT4. Этот схемотехнический приём называется вольтдобавка. В данной схеме вольтдобавка объединена с выходным разделительным конденсатором, что уменьшает количество "здоровых" электролитов в схеме. Ток покоя выходного каскада равен току через резистор R7 помножить на коэффициент усиления транзистора VT4 и делить на 2 (при условии одинаковости коэффициентов усиления транзисторов VT3 и VT4).
Транзисторы VT2—VT4 вместе образуют усилитель тока, суммарный коэффициент усиления которого равен h21{VT2} * (h21{VT3} + h21{VT4}). Коэффициенты усиления транзисторов VT3 и VT4 складываются, так как они работают параллельно. Поэтому различие в коэффициентах усиления транзисторов VT3 и VT4 не приводит, в отличие от усилителей класса B и AB, к ухудшению общей линейности усилителя, именно потому что эти транзисторы работают одновременно, а не по очереди, как в усилителях этих классов.
Усилитель тока управляется коллекторным током транзистора VT1, который выполняет функцию преобразователя напряжение-ток и по идее должен быть не одним транзистором а целым дифференциальным каскадом с количеством транзистором от 2 до 8 в зависимости от навороченности. Что такое дифференциальный каскад можете по-подробнее почитать в книге Данилов А.А. Прецизионные усилители низкой частоты. Разность входного напряжения и напряжения в средней точке делителя R4+R5 прикладывается к эмиттерному переходу VT1, что вызывает изменение базового тока VT1 и, как следствие, изменение и коллекторного тока. Какой именно коэффициент преобразования напряжения в ток у этого каскада на VT1 — проводимость σ{VT1} — надо подумать, так сходу я не соображу. Важно, лишь что он преобразует разность напряжений в ток, а этот ток управляет через VT2 выходным каскадом.
Ну и последнее: отрицательная обратная связь. Переменное напряжение со средней точки выходного каскада подаётся через делитель R4+R5 на эмиттер транзистора VT1, где вычитается из входного напряжения, а разность преобразуется в ток. Коэффициент деления у этого делителя равен R5 / (R4 + R5). Поскольку суммарный коэффициент усиления всего усилителя с разомкнутой петлёй ООС очень большой, получающаяся разность пренебрежимо мала по сравнению с входным сигналом. Поэтому переменная составляющая входного сигнала и переменная составляющая в средней точке делителя практически совпадают. Но это означает, что выходное напряжение должно быть в (R4 + R5) / R5 раз больше входного. То есть коэффициент усиления усилителя по напряжению с замнутой ООС равен:
Ku = 1 + R4 / R5
Из-за наличия разделяющего конденсатора C2 постоянное напряжение со средней точки входного каскада поступает на эмиттер транзистора VT4 не подвергаясь делению на делителе R4+R5. Однако, во время покоя через транзистор VT1 так же течёт небольшой ток покоя, который создаёт на резисторе R4 небольшое падение напряжения. В сумме с падением напряжения на эмиттерном переходе VT1 это напряжение отличает напряжения в средней точке выходного каскада и в средней точке делителя R1+R2. Поэтому делителем R1+R2 задаётся напряжение в средней точке выходного каскада в режиме покоя.
Про принцип работы ООС и о том как она увеличивает линейность усилителя почитайте ещё где-нибудь. В предложенной мной выше книжке про неё тоже есть, правда применительно к усилителям класса B с упором на стабильность. Общий смысл в том, что ООС тем сильней давит нелинейности, чем больше коэффициент усиления усилителя с разомкнутой цепью ООС. В этом усилителе коэффициент усиления по напряжению с разомкнутой ООС равен:
K = σ{VT1} * h21{VT2} * (h21{VT3} + h21{VT4}) * Rн
Добавлено after 4 hours 25 minutes 18 seconds:
Я тут подумал и понял, что коэффициент преобразования напряжения в ток входного каскада на VT1 равен
σ{VT1} = 1 / (R4 || R5)
То есть, чем меньше эти резисторы, тем больше коэффициент усиления с разомкнутой ООС, тем выше линейность в целом. Однако, уменьшение номиналов этих резисторов требует увеличения ёмкости разделительного конденсатора C2, так чтобы частота среза низких частот оставалась той же. В таких случаях идут на компромисс. В любом случае, величина σ{VT1} при разумных значениях C2 будет очень мала. Выход только один: усложнять входной каскад, сделав его дифференциальным. Впрочем, линейность для усилителя класса А стоит не так остро, как для других классов.
Re: Усилитель мощности
Сб авг 25, 2018 05:46:15
Ого...Спасибо, буду разбираться...
А из этих транзисторов всё равно какие брать ведь они почти одинаковые по параметрам главное чтобы vt3 и vt4 были комплементарной парой (Bc337 bc327 2N2222 2n2907 2N3904 2N3906 S8050 S8550 A1015 C1815 ) ?
А из этих транзисторов всё равно какие брать ведь они почти одинаковые по параметрам главное чтобы vt3 и vt4 были комплементарной парой (Bc337 bc327 2N2222 2n2907 2N3904 2N3906 S8050 S8550 A1015 C1815 ) ?
Re: Усилитель мощности
Сб авг 25, 2018 08:42:15
Какая комплементарная пара? Проводимость выходных транзисторов одинакова! Плюс смотрите внимательно на их токи и рассеиваемые мощности. Они весьма приличные.
Re: Усилитель мощности
Сб авг 25, 2018 09:29:31
А да точно, комплементарной пары нет.
Добавлено after 3 minutes 34 seconds:
Подождите... я на маломощных транзисторах не смогу сделать эту схему?
Добавлено after 3 minutes 34 seconds:
Подождите... я на маломощных транзисторах не смогу сделать эту схему?
Re: Усилитель мощности
Пн сен 17, 2018 20:10:39
Вот это рабочая схема?
- Вложения
-
- ум3151.jpg
- (160.34 KiB) Скачиваний: 365