Лекции по "Схемотехнике аналоговых устройств"
Автор: Пользователь скрыл имя, 18 Февраля 2013 в 00:47, курс лекций
Описание работы
1. Принцип электронного усиления и классификация усилителей
2. Основные показатели качества усилительных устройств
3. Анализ работы УК с помощью ВАХ
4. Критерии выбора положения ИРТ
5 Принципы обеспечения заданного положения ИРТ
Работа содержит 45 файлов
Оконечные усилители класса "D"
Рассмотрим работу транзистора в так называемом ключевом режиме
(рис. 1).
Рис. 1
Если входной сигнал представляет собой последовательность прямо-
угольных импульсов с бесконечно короткими фронтами, то транзистор пе-
риодически находится в режиме отсечки (при нулевом напряжении на базе) и
в режиме насыщения (при положительном напряжении на базе, достаточном
для открывания транзистора). При этом рабочая точка бесконечно быстро
перемещается по нагрузочной линии из положения 1 в положение 2 и обрат-
но. Напряжение на коллекторе также меняется бесконечно быстро от нулево-
го до напряжения питания и обратно.
В этом режиме транзистор работает как управляемый ключ, замыкаю-
щий или размыкающий цепь нагрузки. В режиме отсечки ток через транзи-
стор не протекает, и потери мощности на транзисторе отсутствуют. В режиме
насыщения напряжение на транзисторе близко к нулю, и потери мощности
также отсутствуют. Таким образом, можно констатировать, что при работе в
ключевом режиме мощность рассеивается на транзисторе только в короткие
временные отрезки, соответствующие времени переключения из одного со-
стояния в другое.
Такой режим безусловно привлекателен для работы оконечного каскада
с точки зрения обеспечения высокого КПД. В то же время непосредственная
работа транзистора в ключевом режиме связана с огромными искажениями
полезного сигнала, что в большинстве случаев недопустимо.
Для того, чтобы снизить искажения, вносимые ключевым режимом ра-
боты транзистора полезный сигнал подвергают широтно-импульсной моду-
ляции (ШИМ). Принцип ШИМ иллюстрируется рис. 2
Рис. 2
Временная ось делится на равные временные интервалы, длительность
которых выбирается таким образом, чтобы за это время сигнал не успевал
заметно измениться. Далее на каждом из этих интервалов формируется пря-
моугольный импульс, длительность которого пропорциональна среднему
значению исходного сигнала на этом интервале. Таким образом среднее зна-
чение напряжение на каждом интервале отражает среднее значение исходно-
го напряжения сигнала. В то же время напряжение импульсов сигнала с
ШИМ принимает только два значения.
Теперь, установив в цепи нагрузки усредняющий фильтр, транзистор в
ключевом режиме можно использовать для усиления сигнала (рис. 3).
Рис. 3
В этой схеме элементы L и C, установленные в цепи нагрузки, обеспечи-
вают усреднение мощности, выделяющейся в сопротивлении нагрузки за ин-
тервал ШИМ.
Для работы с двуполярным сигналом используется двухтактная схема
(рис. 4)
Рис. 4
Здесь при положительной полуволне работает левая часть схемы, а при
отрицательной – правая.
Заметим, что усилитель в классе "D" можно рассматривать как регуля-
тор напряжения с высокой эффективностью (рис. 5)
Рис. 5
В этом случае входной сигнал служит управляющим, а источник пита-
ния входным напряжением. Напряжение в нагрузке пропорционально управ-
ляющему напряжению, причем от источника питания отбирается только та
мощность, которая рассеивается в нагрузке.
В заключение рассмотрим метод формирования сигнала с ШИМ (рис. 6).
Рис. 6
По положительному фронту сигнала опорного генератора тактовых им-
пульсов запускается генератор пилообразного напряжения. Входной сигнал и
сформированный пилообразный сигнал поступают на устройство сравнения
мгновенных значений напряжения – компаратор.
Сигнал на выходе компаратора имеет ненулевой значение на временных
интервалах, соответствующих той доле периода тактовых импульсов, во вре-
мя которой сигнал превышает напряжение пилообразного сигнала. В резуль-
тате период следования выходных импульсов равен периоду тактового сиг-
нала, а длительности импульсов пропорциональны напряжению входного
сигнала.
Информация о работе Лекции по "Схемотехнике аналоговых устройств"