Erősítő erősítők
Az 1. ábrán. A 30.9. Ábra mutatja a kimeneti tranzisztor kaszkádának alapsémáját egy váltakozó áramú földelt emitteren. A nem torzított kimenő jel előállításához az erősítőnek A. osztályú üzemmódban kell működnie. Egy ilyen teljesítményerősítő hatékonysága nagyon kicsi az áramforrásból felhasznált nagy áram miatt. Erről az erősítőről csak kis mennyiségű energiát kaphat. Automata mobil rádióvevőben használható, ahol az elfogyasztott áram mennyisége nem számít.
Push-pull művelet
A kétciklusú kimeneti fázisokat szinte teljesen használják a modern tranzisztoros erősítőkben. A push-pull erősítő két, B osztályú üzemmódban működő tranzisztort tartalmaz, amelyek mindegyike csak a bemeneti jel félfrekvenciájának erősítését biztosítja.
Kétütemű erősítő két azonos tranzisztort használva
Az 1. ábrán. A 30.10. Ábra egy push-pull erősítő egyszerűsített ábráját szemlélteti. A tranzisztorok emitter átmeneteinek nulla előfeszítési feszültsége van, tehát mindegyik tranzisztor csak a bemeneti jel két váltakozó félidõszakaszának egyikében vezet áramot. A Tp1 bemeneti transzformátor a szekunder tekercs középső pontjáról való megérintésével fáziskijelzőként működik.
Ábra. 30.10. Kétütemű teljesítményerősítő két azonos tranzisztorral és egy transzformátor fáziselosztóval.
A transzformátor szekunder tekercsének felénél mindkét félciklusban két egyenlő és ellentétes jelzés (antiphase) jele van kialakítva: a Va jel, amely a bemeneti jel fázisában van, és a Vb jel. antifázis bemeneti jel. Míg a Va jel pozitív félciklusa megfelel a bemeneti jel pozitív periódusának, a Vb jel pozitív félciklusa megfelel a bemeneti jel negatív félciklusának. A T1 és T2 tranzisztorok nyitva vannak, amikor a tranzisztor alapja potenciálisan pozitívvá válik az emitter potenciálhoz viszonyítva. Így a T1 tranzisztor nyitva van a Va jel pozitív félciklusa alatt. Ebben az esetben az áram i1 az emittertől a kollektorig, majd a Tp2 kimeneti transzformátor elsődleges tekercsének felsõ felére áramlik a tápegység VCC-be. Ez az áram a kimeneti jel pozitív félciklusát hozza létre a Tp2 transzformátor szekunder tekercselésén. A T2 tranzisztor nyitva van a Vb jel pozitív félciklusában. az aktuális i2 a Tp2 transzformátor alsó felén keresztül alulról felfelé (fordított irányban az i1 áramhoz képest) áramlik. ami a kimeneti jel negatív félciklusát hozza létre a szekunder tekercselésen. Az elsődleges tekercs középső pontjáról érkező csapokkal ellátott kimeneti transzformátor ezt a két félciklusot a kimeneti jel egy teljes időtartamára egyesíti. A T1 és T2 tranzisztorok egy közös emitter áramkörben vannak csatlakoztatva, és viszonylag nagy kimeneti impedanciájuk van. Mivel a kimeneti fokozat terhelésimpedanciája nagyon kicsi, rendszerint kevesebb, mint 10 Ω a hangszóró számára, mindig egy Tp2 átalakítót használnak.
A kétütemű erősítő kimenőjelét a tranzisztorok emitterei közötti nulla eltolással reprodukálják a "lépés" típusú torzítással, amint azt az 1. ábra mutatja. 30.10. Ezek a torzítások a két tranzisztor jellemzőinek nemlineáris szakaszaihoz kapcsolódnak. Torzulások fordulnak elő azokban az időkben, amikor egy tranzisztor elkezd nyitni, a másik pedig - bezárni. E torzítások kiküszöbölése érdekében a tranzisztoros bázisokhoz egy kis előremenő torzítású feszültséget (0,1-0,2 V) alkalmazunk, amint az a 2. ábrán látható. 30.11, ahol az R1 és R2 ellenállások mindkét tranzisztor számára közös előfeszítő áramkört képeznek. A két tranzisztor nemlinearitása kompenzálja egymást, és a kimenet egy nem torzított jelet reprodukál.
Ábra. 30.11. Az R1-R2 bias-áramkör kiküszöböli a "lépés" típusú torzítást.
Az 1. ábrán. A 30.12. Ábra mutatja a fáziselosztó áramkört a π-típusú tranzisztoron. Az R3 és R4 ellenállások egyenlő ellenállással rendelkeznek annak érdekében, hogy a kimeneten két egyenlő nagyságú és ellentétes jelet kapjunk a tranzisztor emitteréből és kollektorából. A torzításmentes kimeneti jel maximális értékének biztosítása érdekében az R1: R2 ellenállások arányának a 2 1 és 3 közötti tartományban kell lennie. 1. Az egyenáramú tranzisztor módját meghatározó egyenfeszültség jellemző értékei a diagramon vannak feltüntetve.
Ábra. 30.12. Tranzisztor fázis szeparátor.
Push-pull erősítő kiegészítő tranzisztorokkal
A kétütemű teljesítményerősítő komplementer tranzisztorokon lehetővé teszi, hogy elkerüljék a bemeneti és a transzformátor mindkét fáziselosztóját a kimeneten. Ebben az erősítőben két szimmetrikus tranzisztort, ppr- és npn-típust használunk, amelyet a kiegészítő párnak nevezünk. Működésének alapja azon a tényen alapul, hogy a pozitív jel nyitja a prp-tranzisztort és a negatív jelet - pp-tranzisztort. Az 1. ábrán. A 30.13 ábra egy komplementer tranzisztorok kétütemű erősítőjének alapsémáját mutatja (néha további szimmetria-kaszkádnak nevezik). A T1 és T2 tranzisztorok a B osztályú üzemmódban működnek, azaz a vágási ponton. Két áramforrást használnak: + VCC és -VCC. A bemeneti jel pozitív félciklusában a T1 tranzisztor nyitva van, és a T2 tranzisztor zárva van. A T1 tranzisztor aktuális i1-je pozitív félhullámáramot hoz létre az R terhelésellenállásban. A negatív félidőben megnyílik a T2 tranzisztor. és most az aktuális értéke i2. az aktuális i1 ellenkező árammal átáramlik a terhelő ellenálláson. Így a terhelés egy teljes szinuszos jelet generál, amely megfelel a bemeneti jel teljes időtartamának két feleinek. Meg kell jegyezni, hogy a vizsgált kaszkádban a tranzisztorok közös kollektoros áramkörben, azaz emitter követőként csatlakoznak, mivel a kimenőjelet eltávolítják a tranzisztorok kibocsátóiról.
Az 1. ábrán. A 30.14 ábra egy kétütemű teljesítményerősítő teljes részletét mutatja komplementer tranzisztorokon, előkimeneti kaszkáddal együtt.
Ábra. 30.13. A kétütemű erősítő alapvető rendszere komplementer tranzisztorokon.
Ábra. 30.14. Push-pull erősítő komplementer tranzisztorokkal, független előfeszítő áramkörrel az elő kimeneti szakasz T1 tranzisztorához.
Az áramkör egyetlen forrásból történő módosítására módosul. A T1 tranzisztor előtti kimeneti fázisban működik (teljesítmény előerősítő). Az R1-R2 bias áramkör biztosítja, hogy ez a szakasz az A osztályban működjön. Amikor a tápellátást alkalmazzák, a tranzisztor T1 (a tranzisztor nyitva van) normál statikus módját állítja be. A C3 szétválasztó kondenzátor kioldódott. Ezért az A pont potenciálja, ahol a T2 és T3 tranzisztorok emitterei csatlakoztatva vannak. egyenlő nullával. Azonban ezeknek a tranzisztoroknak a bázisai pozitív potenciállal rendelkeznek, amelyet a T1 tranzisztor kollektorában lévő feszültség határoz meg. Ezt a pozitív feszültséget a T2 tranzisztor nyitja meg. A T3 tranzisztor (ppr-típus) egyszerre zárva van. Így a jelenlegi i2. amely egy nyitott tranzisztoron keresztül áramlik, feltölteni fogja a C3 kondenzátort. amint az az ábrán látható. A kondenzátor töltésekor az A pontban lévő feszültség növekszik, a töltési folyamat addig folytatódik, amíg a T2 tranzisztor zárva van. Ez abban az esetben történik, amikor a tranzisztor emitterén (az A pontban) a feszültséget összehasonlítjuk a bázis feszültségével.
Ha a T1 tranzisztor statikus módját úgy választjuk ki, hogy a kollektor feszültsége 0,5VCC legyen. akkor a T2 tranzisztor bezáródik, amint az A pont potenciálja 0,5VCC-ra nő. Ennek eredményeképpen az áramkört kiegyensúlyozza egy állandó áram, és minden tranzisztor egy feszültségnek lesz alávetve, amely az áramforrás fele. A T2 és T3 tranzisztorokat leválasztják (B osztályú üzemmód) nulla impulzusfeszültséggel az emittercsatlakozóikban, vagyis a bemeneti jel hiányában bekapcsolt állapotban vannak.
A bemeneti jel bevitele esetén a T1 tranzisztor vezetési állapotban van az egész periódusban, erősítve ezt a jelet és biztosítva a T2 és T3 kimeneti tranzisztorok "ingadozását". A kimeneti tranzisztorok kiegészítő párja tovább erősíti a jelet, amint az előzőekben a bázisáramkör vizsgálatakor ismertettük.
Az 1. ábrán látható áramkör. A 30.14 állandó stabilitása alacsony. A T1 tranzisztor áramának bármilyen változása megváltoztatja a tranzisztor kimeneti párjának statikus módját, ami a kimeneti jel torzulásához vezethet. A stabilitás növelése érdekében negatív DC visszacsatolást alkalmazunk, amely automatikusan beállítja a T1 tranzisztor torzulását. amint az az 1. ábrán látható. 30.15. Az A. pontban (0.5V) működő egyenfeszültséget a T1 tranzisztor alapjára visszavezetjük az RF visszacsatoló ellenálláson keresztül. Ebben a rendszerben a hangszóró a pozitív tápellátó buszra van csatlakoztatva a C3 szétválasztó kondenzátoron keresztül. Megjegyezzük, hogy ebben a konfigurációban a T3 tranzisztor áramköre feltölti ezt a kondenzátort, és a tranzisztor T2 áramát kibocsátja. Általában egy, a szétválasztó kondenzátorral "sorozatban" csatlakoztatott tranzisztor tölti be, és "párhuzamosan" tölti ki. Az R4 ellenálláson keresztül kis kimeneti feszültséget alkalmazunk a kimeneti tranzisztorok alapjára, ami biztosítja a "lépés" torzításának csökkentését. Az R6 és R7 ellenállások a T2 és T3 tranzisztorok emitteráramkörében egyenáramú stabilitást, valamint sekély visszacsatolást biztosítanak a változó szemre, javítva az erősítő frekvencia jellemzőit.
Ábra. 30.15. Tipikus kétütemű teljesítményerősítő kiegészítő ellenállásokkal. A T1 tranzisztor aljához viszonyított torzítás negatív visszacsatoló RF ellenálláson keresztül történik.
Közvetlen áramerősítők
Amikor a DC-jeleket kaszkádok között erősítjük, közvetlen kapcsolás működik, amint az az 1. ábrán látható. 30.16. A T2 tranzisztor aljához tartozó feszültséget közvetlenül a T1 tranzisztor kollektorából táplálják. Ebben az esetben a T2 tranzisztor statikus módját (a jel hiányában) az előző kaszkád statikus rendszere határozza meg. Az elválasztó kondenzátor hiánya lehetővé teszi a nagyon alacsony frekvenciájú jelek erősítését.
A DC erősítők egy ún. Sodródásnak vannak kitéve, ami az erősítő működési pontján eltolódás, amikor a hőmérséklet változik. A sodródás kiküszöbölése érdekében az áramkörben termisztorok (hőellenállás) vagy más hőmérséklet-érzékeny elemek találhatók, amint azt az 1. ábra mutatja. 30.16.
Ábra. 30.16. Erősítő közvetlen csatlakozással.
Visszajelzés az erősítőkben
Az 1. ábrán. A 30.17. Ábra olyan visszacsatolási rendszert mutat be, amelyben a kimeneti feszültség egy része vissza van táplálva az erősítő bemenetére. Az υf feszültség a bemeneti feszültséghez hozzáadott visszacsatoló feszültség, hogy egy effektív bemeneti feszültséget kapjunk. közvetlenül az erősítő bemenetén működik. Az B visszacsatoló hurok átveszi a β kimeneti jel egészét vagy egy részét vissza az erősítő bemenetére. Ha a kimeneti feszültség υ0. akkor a visszacsatolási feszültség
Az erősítő bemeneten lévő effektív jel υ i = e i + υ f = e i + β υ0. Visszajelzés esetén a nyereség egyenlővé válik
Ábra. 30.17. Visszajelzés az erősítőkben.
Negatív visszacsatolás bevezetésekor, amikor a visszacsatolási feszültség a bemeneti feszültségnél antiphase-ban van, akkor az effektív bemeneti feszültség nem = υi-υf. ami az egész rendszer erősítésének együtthatójának csökkenéséhez vezet. Pozitív visszacsatolással a helyzet fordított irányban változik: a visszacsatoló feszültség fázissá válik a bemeneti feszültséggel és az effektív bemeneti feszültség nem = υi + υf. vagyis a visszacsatolási feszültség nagyságával meghaladja a bemeneti feszültséget, ennek következtében nő az egész rendszer nyeresége.
A 2. ábrán feltüntetett értékek felhasználásával. 30.17, és feltételezve, hogy van negatív visszacsatolás, kiszámíthatja a visszacsatolási rendszer egyes paramétereit.
Hatékony bemeneti feszültség e i = 10 - 2 = 8 mV.
A kimeneti feszültség υ0 = 8 · 100 = 800 mV.
Így a visszacsatolási rendszer nyeresége
Visszacsatolási együttható
Vannak visszacsatolások az áramról és a feszültség visszacsatolásáról. Visszajelzéssel az áramról, a visszacsatoló feszültség arányos a kimeneti árammal. Például az 1. ábrán látható áramkörben. 30.18 Ilyen kapcsolat az R4 ellenálláson keresztül történik. Amikor a visszacsatoló feszültség arányos a kimeneti feszültséggel, akkor feszültség-visszacsatolással foglalkozunk. Az 1. ábrán látható áramkörben. 30,18 feszültség visszacsatolás a C2-R3 áramkörön keresztül történik.
30.1. Táblázat. Negatív és pozitív visszacsatolású rendszerek jellemzőinek összehasonlítása