Leistungsverstärker. Zweiter Teil. Schema, Beschreibung

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Leistungsverstärker. Zweiter Teil. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

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Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Anfänger Funkamateur

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Also rein letztes mal Sie und ich haben uns darauf geeinigt, dass wir ein Loch mit 1,4 Volt bekamen, 20 % Bier in die Toilette schütteten und aus Trauer gingen, um die Katze zu füttern, die alle Geheimnisse verraten hatte.

Wir machen weiter. Nächste Klasse AB. Eigentlich ist schon aus dem Namen ersichtlich, dass diese Gestaltung der Endstufe durch die Kreuzung eines Oktopus mit einem Aufhänger entsteht. Das heißt, Klasse A und Klasse B. Von der ersten nehmen wir den Ruhestrom ungleich Null I0>0. Somit liegt an den Basen der Transistoren eine Vorspannung an. Es wird wie folgt betrachtet:

U0=RL*I0

Für diejenigen, die gerade vom Mond gefallen sind, möchte ich daran erinnern, dass RL der Lastwiderstand und I0 der erforderliche Ruhestrom ist. Na ja, aus der Klasse В Wir nehmen alles andere – da der Ruhestrom im Vergleich zum Ausgangsstrom sehr klein ist (I0<<0,1ILmax), dann wird die ausgegebene, verbrauchte, dissipierte Leistung fast gleich der Klassenleistung sein В und werden nach den gleichen Formeln berechnet

Leistungsverstärker

Im Allgemeinen erreichen wir durch die Kombination dieser beiden Arten des Aufbaus von Endstufen einerseits eine deutliche Reduzierung der nichtlinearen Verzerrungen (siehe Bild) und andererseits eine recht ordentliche Leistung und Effizienz. In dieser Klasse arbeiten die meisten modernen Haushaltsverstärker, und bei integrierten Verstärkern, also Mikroschaltungen, ist das alles. Stimmt, mit einer Ausnahme, die weiter unten besprochen wird. Lassen Sie uns zunächst zusammenfassen, was wir mit diesen drei Klassen haben.

Leistungsverstärker

Also die Klasse А - ausgezeichnete Linearität, nahezu vollständige Abwesenheit nichtlinearer Verzerrungen, aber absolut unerträgliche Leistungseigenschaften, insbesondere im Hinblick auf Verbrauch und Wärmeableitung. Kurz gesagt: Wenn Sie einen Herd wünschen, bauen Sie eine Endstufe der Klasse A ein.

Klasse В - isst wenig, sehr wenig. Aber gleichzeitig ist das Ausgangssignal so stark, dass es besser wäre, gar nichts zu tun.

Klasse AB - eine Kompromisslösung zwischen den beiden vorherigen Klassen. Von dem einen und dem anderen wird alles Gute genommen. Es scheint, dass alle mit dem Preis-Leistungs-Verhältnis zufrieden sind, mit Ausnahme natürlich der schrecklichen Menschen – Audiophilen. Sie bevorzugen es heiß.

Natürlich ist die Sache nicht auf diese drei Klassen beschränkt – es gibt beispielsweise so exotische Modi wie A+ oder G, die wir jedoch aufgrund ihrer äußerst geringen Verbreitung nicht berücksichtigen. Besonders neugierige Genossen können sich in der Literatur oder im Internet informieren.

Nun, wir reiten weiter, während die Katze schläft.

Alle oben besprochenen Verstärker waren lineare Verstärker, trotz aller Freiheiten im Umgang mit dem ihnen anvertrauten Signal. Das heißt, diese Schaltungen verzerren das Eingangssignal nicht absichtlich, bevor sie es verstärken. Nun betrachten wir eine Klasse von Verstärkern, die das Eingangssignal absichtlich verzerren und es nach der Verstärkung wieder in seine ursprüngliche Form bringen.

Das ist die Klasse D. (Miau! Coole Klasse!) Aus demselben wurde die Katze geweckt. Im Allgemeinen ist die Klasse D - Dies ist nicht nur ein Konstruktionsschema oder eine Betriebsart der Endstufe - es handelt sich um eine ganz eigene Klasse von Verstärkern. Aber da die Katze darüber geplaudert hat, müssen Sie alles in ein Gespräch über die Endstufen einbauen.

Betrachten Sie zunächst das allgemeine Blockschaltbild des Verstärkers.

(zum Vergrößern klicken)

Lassen Sie uns schnell die in der Abbildung entstellten Blöcke durchgehen. PI-Generator - Der Rechteckimpulsgenerator erzeugt Rechteckimpulse mit einer festen Frequenz Fs (Grafik а), die ankommen Integrator, wo sie in Dreiecks- oder Sägezahnimpulse umgewandelt werden (Grafik б), wonach sie an einem der Eingänge ankommen Komparator.

Leistungsverstärker

Der andere Eingang des Komparators empfängt das Eingangsaudiosignal von der Quelle. Hier rief der Hauptfleischwolf an PWM (Pulsweitenmodulation) bzw PWM (Pulsweitenmodulation), wenn auch auf bürgerliche Weise. Bleiben wir bei der Arbeit des Komparators, für den wir uns das Bild ansehen.

Leistungsverstärker

Wie bereits erwähnt, empfängt ein Eingang des Komparators dreieckige Impulse vom Generator (blau im Bild) und der andere Eingang empfängt ein Audiosignal, das verstärkt werden muss (etwas Rotes im Bild, ähnlich einer Sinuskurve).

Dann macht der Komparator Folgendes: Wenn der aktuelle (augenblickliche) Wert des „Säge“-Pegels den Wert des Eingangssignalpegels überschreitet, schaltet der Komparator auf einen niedrigen Logikpegel um, wenn umgekehrt – den Pegel des „Säge“-Signals kleiner ist als das Audiosignal, dann schaltet der Komparator auf eine logische Einheit um.

Dies alles geschieht natürlich in einem Taktzyklus des Generators (diesem rechteckigen).

Somit erhalten wir am Ausgang des Komparators ein Rechtecksignal, dessen Impulsbreite von der Amplitude des Eingangssignals abhängt und dessen Frequenz gleich der Frequenz des Masteroszillators Fs ist – das ist SHI moduliertes Signal.

Tatsächlich sind die Sägezahnimpulse im Bild nur aus Gründen der Klarheit so selten eingezeichnet. Tatsächlich ist die Frequenz dieser Impulse 10–20 Mal höher als die maximale Frequenz des Audiosignals. Normalerweise wird es im Bereich von 200-500 kHz ausgewählt.

Darüber hinaus wird das modulierte Signal einem Leistungsverstärker zugeführt, der auf Feldeffekttransistoren basiert, die im Schaltmodus arbeiten. Nach dem Verstärker wird ein Tiefpassfilter eingefügt, der den Hochfrequenzanteil des Signals herausfiltert und das analoge Signal wiederherstellt, das dann von der Last wiedergegeben wird.

Nun wollen wir sehen, wozu all diese Tänze dienen.

Zunächst einmal zur Effizienz. Theoretisch sollte der Wirkungsgrad solcher Verstärker 100 % erreichen, aber leider ist der Widerstand des Transistorkanals zwar klein, aber immer noch ungleich Null. Dennoch kann der Wirkungsgrad derartiger Verstärker je nach Lastwiderstand 90–95 % erreichen. Natürlich kommt es bei dieser Effizienz praktisch zu keiner Erwärmung der Ausgangstransistoren, wodurch man verdammt kleine und sparsame Verstärker bauen kann. Der harmonische Verzerrungskoeffizient kann bei richtiger Konstruktion des Ausgangs-Tiefpassfilters auf 0,01 % gebracht werden, was sehr, sehr wertvoll ist. Verstärker dieser Klasse werden wie AB in integrierter Bauweise hergestellt.

Nun, das ist jetzt alles, was ich über die letzten Kaskaden sagen wollte, dann haben wir Pläne für Vorverstärkungskaskaden – was sie sind, womit sie gegessen werden und ...

Veröffentlichung: radiokot.ru

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