ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Усилители мощности и источники питания из "Руководство по звукотехнике " Задача усилителя мощности — усилить сигналы, откорректированные каскадом регулировки, до необходимой для громкоговорителя мощности. В устройствах Н1—сигналы, поступающие от каскадов регулировки, должны иметь коэффициент гармоник не более 0,1% во всем динамическом диапазоне и в данной полосе частот. Следовательно, усилители мощности не должны существенно влиять на уровень искажений. [c.113] Чтобы обеспечить минимальный коэффициент гармоник и необходимую полосу пропускания мощности, широко применяется отрицательная обратная связь, однако ее не следует рассматривать как средство борьбы со всеми недостатками усилителей мощности. Это — могучее орудие в руках разработчика, но если оно используется без достаточной оценки других особенностей конструкции усилителя, то может не только улучшить, а, скорее ухудшить качество воспроизведения, даже если измерительные приборы показывают иначе. Например, за пределами воспроизводимого диапазона частот обратная связь может из отрицательной перейти в положительную и вызвать высокочастотные колебания и звенящие призвуки, а при использовании глубокой обратной связи для расширения полосы мощности, когда в конструкции усилителя применяются транзисторы с низкой частотой /т, переходные интермодуляционные искажения (см. с. 59, 142, 171) могут оказаться ощутимыми, даже если измерительные приборы это не регистрируют. [c.113] В условиях холостого хода усилитель мощности должен иметь максимальную полосу пропускания и минимальный коэффициент гармоник. Второе условие требует тщательной разработки конструкции, первое — применения мощных транзисторов с высокой частотой /т. Так как мощные транзисторы обычно работают в режиме с общим эмиттером, то частота среза располагается значительно ниже /т, особенно когда сопротивление базы мощного транзистора относительно велико и приближается к значению /т(р+1), где р — отношение постоянного тока /к коллектора к постоянному току /б базы. [c.113] Расширение полосы пропускания в режиме холостого хода достигается путем уменьшения входных сопротивлений и тока базы, но это приводит к увеличению статических искажений. Однако их можно уменьшить до приемлемых низких уровней, применяя общую отрицательную обратную связь, а в некоторых случаях местную обратную связь в виде резистора в цепи эмиттера, что еще больше увеличивает полосу пропускания. [c.114] Плохо разработанная конструкция, отличающаяся наличием паразитных емкостей, может вызвать появление высокочастотной нестабильности и потребует применения стабилизирующих схем, что противоречит требованиям расширения частотной характеристики. [c.114] Каскады блока регулировки смещены так, что ток коллектора существует в течение полного цикла сигнала. Эта особенность класса А показана на рис. 4.1. [c.114] Класс А абсолютно допустим и даже желателен для каскадов малой мощности, так как в маломощных транзисторах ток покоя относительно невелик. В усилителях мощности, однако, большое значение тока покоя требует применения больших радиаторов для поддержания стабильного температурного режима в переходах транзисторов. Для рабочего режима в классе В, как увидим ниже, не характерно такое высокое теплорассея-ние, поэтому увеличивается эффективность. [c.114] В оптимальных условиях значение максимального (пикового) тока в нагрузке в два раза превышает значение тока покоя, составляя 21д. Два транзистора соединены последовательно по отношению к источнику питания Уз и могут иметь или одинаковую или разную проводимость. На рис. 4.2 показаны два комплементарных транзистора, где сигнал возбуждения имеет одинаковую фазу. [c.115] На рис. 4.3 приведены две схемы с общей полярностью для пар транзисторов с п-р-п и /7-/г-/7-переходами. В этом случае возбуждающий сигнал к двум транзисторам должен подаваться в противофазе. Следовательно, необходим фазоинверсный каскад для возбуждения выходных сигналов с парными транзисторами. [c.116] В классе В используется двухтактный выходной каскад со смещением до критического значения тока коллектора при отсутствии возбуждающего сигнала. Когда подается возбуждающий сигнал, ток коллектора одного из парных транзисторов проходит в один полупериод полного цикла, в то время как другой парный транзистор находится в состоянии непроводимости (замкнут) затем положение полностью меняется в течение другого полупериода полного цикла. [c.116] Однако практика использования комплементарных пар транзисторов требует, чтобы в усилителе класса В смещение специально регулировалось с целью обеспечения небольшого значения 1д при отсутствии возбуждающего сигнала. Если смещение отстоит дальше от теоретического класса В и находится ближе к классу А, то употребляется термин класс АВ . [c.116] Таким образом, в усилителях Н1—класса В в одном полу-периоде возбуждающего сигнала ток увеличивается на одном транзисторе и падает на другом до тех пор, пока, в конечном счете, в этом транзисторе он не станет равным нулю в определенный момент после начала цикла сигнала, и тогда транзисторы меняются ролями в другом полупериоде цикла. [c.116] Более того, для обеспечения тока коллектора начиная с нулевого значения полупериода входного сигнала необходимо затратить мощность для преодоления потенциального барьера перехода база — эмиттер. [c.117] До некоторой степени проблема решается путем подачи смещения на каждый транзистор пары для обеспечения малого 1д при отсутствии возбуждающего сигнала. Диаграммы на рис. 4.6 (без шкалы) представляют собой попытку показать условия с 1д, равным нулю, и с наличием больших перекрестных искажений (а) с малым 1д и значительно меньшими искажениями (б). [c.119] Основные преимущества класса В перед классом А — малый ток покоя, что приводит к более разумным размерам радиаторов и к увеличению эффективности. В классе В упрощаются проблемы источников питания, поскольку питание, получаемое от источника энергии, связано с мощностью, подаваемой на нагрузку. [c.119] Основные каскады, приведенные на рис. 4.2 и 4.3, с соответствующим смещением также применяются в двухтактных усилителях класса В. [c.119] Появились один или два низкочастотных усилителя класса О, но по различным причинам они не стали популярными. Причем один из них использовался для управления операцией переключения. Класс О значительно отличается от классов А и В тем, что выходные транзисторы включены как переключатели в однокаскадной двухтактной схеме. Звуковая информация передается прямоугольными импульсами, подаваемыми на переключающие транзисторы. Ширина прямоугольных импульсов (отношение изображение-промежуток) меняется в зависимости от звукового сигнала. Переключающие транзисторы преобразуют модулированные по ширине прямоугольные импульсы в обычный звуковой сигнал и переключающий сигнал, передаваемый на высокой повторяющейся частоте и устраняемый низкочастотной фильтрацией. [c.119] Максимальная теоретическая эффективность схем этого класса 100%, на практике схемы разрабатываются с эффективностью, превышающей 90%. [c.120] Усилители, работающие в классе С, не используются в низкочастотной технике, так как пропускают только небольшую часть каждого полупериода сигнала. Однако этот режим характерен исключительно для высокочастотных усилителей мощности, где форма сигнала (в данном случае синусоидальная) восстанавливается с помощью высокоэффективных резонансных цепей. [c.120] Режим Р1 используется в схеме, разработанной несколько лет назад инженерами фирмы Маллард (МиПагд). В ней при увеличении входного сигнала изменяется режим работы усилителя мощности от класса А к классу АВ и далее при работе на полную мощность — к классу В. В такой схеме перекрестные искажения на средних уровнях мощности уменьшаются, а на низких полностью устраняются, в то время как в схемах класса В наблюдается тенденция к их увеличению (по причинам, показанным на рис. 4.6). У усилителей мощности, работающих в классе А, перекрестные искажения не проявляются вообще, а гармонические искажения снижаются с уменьшением мощности. [c.120] Вернуться к основной статье