Modurile de funcționare ale dispozitivelor de amplificare. Clase de amplificatoare
Conceptul modului sau al clasei de funcționare a amplificatorului este determinat de raportul dintre curentul anodic liniar și magnitudinea curentului de semnal și forma curentului anodic. Până în prezent, toate amplificatoarele de clasă A au fost luate în considerare în toate exemplele, deși acest fapt nu a fost accentuat în nici un fel. Pentru a corecta această omisiune, trebuie să introduceți câteva definiții.
În acest mod, valoarea curentului anodic liniștit este întotdeauna setată astfel încât chiar și la cea mai mică valoare posibilă a semnalului de intrare (și, de asemenea, în lipsa acestuia), curentul de anodă să nu scadă la zero. Cu alte cuvinte, o lampă care funcționează în clasa A nu este niciodată blocată. Dacă se aplică o tensiune sinusoidală la intrarea (grila de control) a unei astfel de trepte de câștig, forma curentului anodic va fi, de asemenea, sinusoidal. Modul de clasă A este caracterizat prin cea mai bună liniaritate a amplificării, dar este cel mai rău pentru eficiența energetică. Valoarea teoretică a eficienței maxime cu o formă sinusoidală a semnalului de ieșire în modul de clasă A este de 50%. Cea mai simplă explicație este un curent mare în stare liniștită, care există chiar și atunci când semnalul de intrare este complet absent. Eficiența scăzută, în plus față de consumul evident ridicat de energie, este incomodă prin faptul că anodurile lămpilor disipă puterea termică mărită, ceea ce reduce puterea utilă maximă posibilă dată de acestea.
În acest mod, curentul liniștit este zero și curentul anodic curge numai atunci când semnalul semnalului de intrare pozitiv acționează. Astfel, lampa este blocată în timpul perioadei de semnal de undă negativă a semnalului de intrare. Deoarece semnalul de intrare este supus efectiv unei rectificări pe o jumătate de undă, în semnal apare distorsiuni semnificative sub formă de armonici. Pentru a rezolva această problemă, trebuie să luăm măsuri suplimentare (utilizând schemele de amplificare în doi timpi). Cu toate acestea, în modul de clasă B, curentul anodic există pentru orice valoare a amplitudinii semnalului de intrare, care nu încalcă liniaritatea caracteristicilor de amplitudine-amplitudine ale amplificatorului. Valoarea teoretică a eficienței maxime (cu utilizarea completă a lămpii pentru tensiune și curent, care în practică este imposibil de realizat) cu o formă sinusoidală a semnalului de ieșire în cazul unui amplificator de viteză în doi timpi este de 78,5%. Acest lucru este legat direct de lipsa unui curent liniștit.
În modul C, timpul fluxului de curent anodic este mai mic decât timpul semnalului semnalului de intrare pozitiv. Această metodă este utilizată numai în amplificatoarele RF ale transmițătoarelor radio, în care pot fi utilizate metode de rezonanță pentru reconstrucția armonică fundamentală a unui semnal. Acest mod este caracterizat de valori mult mai ridicate ale eficienței și ale distorsiunii în comparație cu modul de clasă B utilizat în amplificatoare.
Cârlig de tăiere. Modul de clasă AB
Pentru a caracteriza durata acelei părți a semicercului în care curge curentul anodic, inginerii radiofonici folosesc termenii lățime impulsului unghiular și unghiul de tăiere. Durata unghiulară a unui impuls curent este înțeleasă ca fiind o parte a perioadei (exprimată în radiani) în timpul căreia există un curent anodic. La unghiul de tăiere (cel mai des folosit pentru descrierea cantitativă a modului de funcționare a dispozitivelor de amplificare) se înțelege valoarea jumătății acestei durate. Folosind acest termen și considerând că durata totală a oscilațiilor armonice este de 360 °, putem spune că pentru amplificatoarele din clasa A, durata impulsului curent este egală cu întreaga perioadă (curentul este continuu), iar unghiul de tăiere este de 180 °. Pentru amplificatoarele de clasa B, unghiul de decuplare este de 90 °, iar pentru amplificatoarele de clasa C este mai mic de 90 °.
Deoarece regiunea de tranziție între clasa A și clasa B în forma lor pură este suficient de extinsă, a introdus amplificatoare clasa intermediar, cunoscut sub numele de clasă modul AB unde există curentul anodic al unui ciclu de jumătate, iar unghiul de decuplare depășește 90 °, dar nu ajunge la 180 °.
În Fig. 7.4 prezintă caracteristica de tranzit idealizată a lămpii (presupunând că permeabilitatea este zero). Așa cum se poate vedea din figură, modul de funcționare al amplificatorului (determinat de forma curentului anodic) depinde de tensiunea de polarizare pe grilajul lămpii. In clasa A este selectat modul la mijlocul deplasării caracteristicilor secțiunii de trecere liniară, în care curentul de anod există întreaga perioadă de intrare (grilă) de tensiune. Clasa B Tensiunea amplificator de polarizare este ales egală cu tensiunea de trecere lampa caracteristici cutoff care se blochează în toate tensiunile mai negative. Prin urmare, numai în timpul acțiunii semicercului pozitiv al condițiilor semnalului de intrare sunt prevăzute existența curentului anodic. În modul Clasa C, tensiunea de polarizare este selectată mai negativ decât tensiunea de deconectare a lămpii. Se selectează decalajul mai negativ, cu atât este mai mic unghiul de tăiere. Pentru a obține modul AB, dimpotrivă, offsetul este selectat mai puțin negativ decât tensiunea de cutoff. În acest caz, se selectează decalajul mai puțin negativ, cu atât este mai mare unghiul de tăiere.
Modurile de clasă AB1 și AB2
În tehnologia audio, de regulă, este introdusă o clasificare suplimentară a modurilor AB, bazată pe prezența sau absența curentului rețelei de control.
Modul AB1 este considerat a fi modul de clasă AB, sub care nu există curentul rețelei de control. Majoritatea amplificatoarelor clasice (peste 50 W) sunt amplificatoare push-pull ale clasei AB 1.
Fig. 7.4 Relația dintre forma semnalului de intrare și curentul anodic pentru amplificatoarele din clasele A, B și C
Regimul AB2 modul de luat în considerare în care semnalul de intrare creează un potențial pozitiv relativ la catod pe o grilă, care creează condiții pentru grila de fluxul de curent. Aceasta crește eficiența funcționării, deoarece în această condiție tensiunea anodică reziduală poate fi mai aproape de valoarea zero, ceea ce este deosebit de important pentru funcționarea triodurilor. Odată cu începerea percolarea curentului grila de impedanta de intrare etapă de ieșire scade dramatic (în conformitate cu raportul de 1 / gm) și în aceste condiții la stadiul de conducător auto este obligat să aibă o impedanță de ieșire foarte mică, pentru a furniza semnalul procesat este trimis numai la această sarcină neliniare fără distorsiuni. Singura modalitate de a reduce efectele acestei surse în continuare de denaturare care apar la utilizarea grid scăpărilor rezistor cu o valoare de rezistență scăzută, care ar fi pierdut de o valoare mai mare curent a semnalului în comparație cu curentul grilei așteptat; în acest fel, atunci când curentul curge grila, modificarea relativă a curentului de sarcină (și, în consecință, prezența acesteia și cauzează distorsiuni neliniare) vor fi mici. Pentru unii amplificatori moderni cu ieșire asimetrică, dezvoltatorii menționează și clasa de lucru A2.
Se va arăta în continuare că eficiența amplificatorului poate fi îmbunătățită numai prin îmbunătățirea liniarității performanței sale.
Așa cum sa arătat, funcționarea unei cascade cu ciclu unic în modul de clasă B introduce distorsiuni semnificative datorate amplificării jumătate de undă a semnalului de intrare, ceea ce conduce la apariția unor armonici mai înalte. Firește, acesta este un dezavantaj semnificativ pentru amplificatoarele Hi-Fi de înaltă calitate, care necesită o liniaritate ridicată a caracteristicilor.
Acum, să presupunem că există două lămpi care funcționează în modul de clasă B, unul dintre ele fiind alimentat direct la semnalul de intrare, iar celălalt este furnizat cu un semnal inversat (adică antifază). În intervalul t1, lampa superioară conduce curent, în timp ce a doua lampă este blocată. În intervalul t2, situația se inversează (Figura 7.5).
Astfel, jumătatea de undă pozitivă și negativă a semnalului de intrare provoacă alternativ curentul anodic în diferite lămpi, ca urmare a faptului că în orice moment în oricare dintre cele două lămpi va exista curentul anodic. Prin inversarea unuia dintre semnalele de ieșire și adăugarea lor la un alt semnal din transformatorul de ieșire, puteți restabili forma originală a semnalului de intrare. Inversarea se face prin schimbarea direcției fluxului curent într-una dintre înfășurări, adică schimbarea polarității conexiunii acestei înfășurări a transformatorului. În diagramă acestea sunt indicate de pictogramele corespunzătoare "+" și "-". În principiu schemele de indicare a direcției de înfășurare, adesea înfășurările inițiale ale înfășurărilor transformatorului sunt indicate de puncte.
Indiferent de ordinea atins acest rezultat cu ajutorul unui transformator sau o conexiune serie directă de lămpi de amplificare, cum ar fi, de exemplu, un adept catod alb, acest sistem de conectivitate este numele comun - circuitul push-pull, și este singura modalitate de a realiza bune caracteristici de linearitate în clasa amplificatoare B, oferind o eficiență mult mai mare decât în clasa A.
Nu este de mirare că un astfel de semnal de diviziune și apoi de recuperare ulterioară a acestuia la forma inițială nu este complet operație nedureroasă și, prin urmare, amplificatoare de clasă într-o formă pură sunt rar folosite din cauza distorsiunilor care apar în timpul procesului de tranziție de la conexiunile cu trei căi (reflex), atunci când semnalul de amplificare este transferat de la o lampă la alta. În practică, un mic curent de lampă poate curge pentru a reduce influența tranzitorului, ceea ce duce la un mod de funcționare în clasa AB. O valoare teoretică optimă a tensiunii de polarizare pentru AB amplificator de clasă este găsit prin extrapolarea porțiunii liniare a caracteristicii de transfer până la intersecția cu axa tensiunii de intrare V k. Cu toate acestea, în practică, lampa nu are o caracteristică ideală liniară, și nu sunt observate inertialess, blocare ascuțite, prin urmare, individul are caracteristic fiecărei lămpi conduce la faptul că punctul prejudecată ideală nu este relevantă pentru situația reală și distorsiunea care apar în crossover, nu a eliminat .
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: