Усилитель схема. Схемы усилителей мощности: принципы работы, виды и характеристики

Что такое усилитель мощности. Какие бывают виды усилителей. Как работают основные схемы усилителей. Какие характеристики важны при выборе усилителя. Как правильно подобрать усилитель под конкретные задачи.

Основные понятия и принципы работы усилителей мощности

Усилитель мощности — это электронное устройство, предназначенное для увеличения мощности входного сигнала. Основная задача усилителя — преобразовать слабый входной сигнал в более мощный выходной сигнал, сохраняя при этом форму исходного сигнала.

Принцип работы усилителя мощности основан на следующих ключевых моментах:

• Входной маломощный сигнал подается на вход усилителя
• Усилитель увеличивает амплитуду сигнала за счет энергии источника питания
• На выходе формируется усиленный сигнал большей мощности
• Форма выходного сигнала повторяет форму входного с минимальными искажениями

Основные параметры усилителя мощности:

• Коэффициент усиления — во сколько раз увеличивается мощность сигнала
• Выходная мощность — максимальная мощность на выходе усилителя
• Частотный диапазон — в каком диапазоне частот работает усилитель
• Коэффициент нелинейных искажений — насколько искажается форма сигнала
• КПД — эффективность преобразования энергии источника питания

Классификация усилителей мощности

Существует несколько основных видов усилителей мощности, которые различаются по принципу работы и характеристикам:

По режиму работы выходного каскада:

• Класс A — выходные транзисторы открыты на протяжении всего периода сигнала
• Класс B — транзисторы открыты по половине периода каждый
• Класс AB — промежуточный вариант между A и B
• Класс D — импульсный режим работы транзисторов

По типу усиливаемого сигнала:

• Усилители постоянного тока
• Усилители переменного тока
• Импульсные усилители

По области применения:

• Звуковые (аудио) усилители
• Радиочастотные усилители
• Видеоусилители
• Измерительные усилители

Основные схемы усилителей мощности

Рассмотрим принципы работы наиболее распространенных схем усилителей мощности:

Однотактный усилитель класса А

Простейшая схема усилителя на одном транзисторе. Основные особенности:

• Транзистор постоянно открыт
• Низкие нелинейные искажения
• Низкий КПД (25-50%)
• Простота конструкции

Двухтактный усилитель класса B

Использует пару транзисторов, работающих поочередно. Характеристики:

• Высокий КПД (до 78%)
• Возможны искажения при переходе через ноль
• Требуется точная настройка

Усилитель класса AB

Компромиссный вариант между A и B. Свойства:

• КПД выше, чем у класса А
• Искажения ниже, чем у класса B
• Оптимальное сочетание качества и эффективности

Импульсный усилитель класса D

Работает в ключевом режиме. Особенности:

• Очень высокий КПД (до 95%)
• Малые габариты
• Требуется выходной фильтр
• Возможны высокочастотные помехи

Важные характеристики усилителей мощности

При выборе усилителя мощности следует обращать внимание на следующие ключевые параметры:

Выходная мощность

Определяет максимальную громкость звучания. Измеряется в ваттах. Какую мощность выбрать? Это зависит от:

• Размера помещения
• Чувствительности акустических систем
• Желаемого уровня громкости

Коэффициент нелинейных искажений

Показывает, насколько искажается сигнал при усилении. Чем ниже, тем лучше качество звука. Хорошим считается КНИ менее 0.1%.

Частотный диапазон

В каком диапазоне частот усилитель работает без искажений. Для качественного звука нужен диапазон 20 Гц — 20 кГц.

Отношение сигнал/шум

Показывает, насколько сигнал превышает уровень собственных шумов усилителя. Чем выше, тем чище звук. Хороший показатель — более 90 дБ.

Входное сопротивление

Должно соответствовать выходному сопротивлению источника сигнала для согласования.

Как выбрать подходящий усилитель мощности

При выборе усилителя мощности нужно учитывать следующие факторы:

Тип нагрузки

Усилитель должен быть согласован по мощности и сопротивлению с акустическими системами или другой нагрузкой.

Область применения

Для домашнего использования подойдут усилители класса AB или D. Для профессионального звука чаще применяют класс H или T.

Качество звучания

Если важно высокое качество, стоит выбирать усилители с низким КНИ и широким частотным диапазоном.

Эффективность

Для экономии электроэнергии лучше использовать усилители класса D с высоким КПД.

Габариты и вес

Если важна компактность, стоит обратить внимание на импульсные усилители класса D.

Цена

Более качественные усилители с лучшими характеристиками обычно стоят дороже. Нужно найти оптимальное соотношение цена/качество.

Заключение

Усилители мощности являются ключевым элементом любой аудиосистемы. Правильный выбор усилителя позволяет добиться максимального качества звучания. При выборе нужно учитывать тип нагрузки, требуемую мощность, качество звука и другие факторы. Понимание основных принципов работы и характеристик усилителей поможет сделать оптимальный выбор для конкретных задач.

Усилитель ROXTON MX-480 — цена, характеристики, схема подключения

Усилитель ROXTON MX-480 Описание

Комбинированный усилитель класса D ROXTON MX-480 мощностью 480 Вт позволяет строить многозонные системы речевого оповещения и музыкальной трансляции. Пять линейных и семь микрофонных аудиовходов, с индивидуальными регуляторами громкости, фантомным питанием и тремя уровнями приоритетов, дают широкий выбор источников аудиосигнала, а встроенный аудио проигрыватель с поддержкой внешних USB/SD накопителей и FM тюнер, расширяют мультимедийные возможности усилителя.

Встроенный селектор зон, коммутирующий высоковольтные выходы усилителя с пятью линиями громкоговорителей даёт возможность выбора, в какие зоны транслировать аудиосигнал. Помимо этого, ROXTON MX-480 оборудован 7-ми полосным графический эквалайзером выходного аудиосигнала позволяющего получать требуемую выразительность и громкость звучания транслируемой музыки и речи. Применение усилителя класса D и импульсный блок питания позволили добиться снижения веса усилителя и уменьшения потребляемой энергии без потери качества транслируемого звука. Сочетание огромного количества функций, простоты использования и надёжности сделали ROXTON MX-480 незаменимым при озвучивании кафе, баров, ресторанов, административных и офисных помещений.

Отдельно стоит отметить функцию «Сирены» для привлечения внимания людей в оповещаемых зонах, а также микрофонную консоль ROXTON RM-05, подключаемую к усилителю при помощи разъёма 8P8C (жарг. RJ-45), и управляющую селектором зон, и активацией функции «Гонга» удалённо.

167 400.00 р.

Усилитель ROXTON MX-480 Характеристики

Вес:	5.5 кг
Вход оконечного УМ:	AMP IN: 0 дБ (JACK 1/4),
Выходная мощность:	480 Вт,
Выходное напряжение:	100В/70В и выход 4-16 Ом,
Линейные входы:	LINE 4-6: -17 дБ, стерео (RCA),
Микрофонная консоль:	RM-05 Roxton, 1 шт. ,
Микрофонные входы:	MIC1-3: -50 дБ, симметричный (XLR),
Напряжение питания:	AC 220В/50 Гц,
Полоса частот:	80 Гц-15 кГц,
Проигрыватель MP3:	MP3/WMA, поддержка USB/SD/MIMC-карт,
Размеры:	420х88х320 мм,
Селектор зон:	5 зон,
Фантомное питание:	15В,
Цифровой тюнер:	AM/FM диапазон,
Эквалайзер:	125 Гц, 250 Гц, 500 Гц, 1 кГц, 2 кГц, 4 кГц, 8 кГц,

167 400. 00 р.

определение ,назначение , структурная схема ,

Выбор рабочей точки ( режим А, В , АВ )

Структурная схема:

Усилители мощности являются оконечными каскадами усилитель­ного устройства.

Оконечный усилитель производит основное действие увеличивает мощность.

Его основными показателями являются: Мощность отдаваемая в нагрузку, КПД, коэффициент нелинейных напряжений.

При проектировании усилителей мощности первостепенной являет­ся задача получения высокого к. п. д. при малой величине нелинейных искажений.

Передаточная характеристика .

В зависимости от выбора рабочей точки усилительные каскады работают в режиме А, режиме В и режиме АВ.

Режим А:

Достоинство: Синусоида без искажений. Рабочая точка находится на линейном участке передаточной характеристики, так как минимальные линейные искажения.

1)КПД в режиме А: 20-30% — низкий. Часть энергии расходуется впустую.

2)Коэффициент гармоник минимален.

Режим В:

В режиме В форма выходного тока будет резко отличаться от формы входного напряжения.

Начальное напряжение U_ЭБ=0. Подадим сигнал через конденсатор С слабый сигнал.

1. КПД 60-70%

2. Ко­эффициент гармоник окажется большим К_г.

Обычно в однотактных каскадах не применяется.

Режим АВ:

1. Ко­эффициент гармоник будет меньше. Лучше чем у в, хуже чем у а.

2. Кпд в режиме ав, меньше чем у в, больше чем у а.

В режиме АВ усилители используются только в двухтактных каскадах.

7. Усилители мощности: трансформаторные, бестранформаторные,

однотактные и двухтактные.

Трансформаторные:

Назначение трансформатора Т1:

Гальваническая развязка с предыдущим каскадом и согласование по уровню сигнала.

Назначение трансформатора Т2:

1. Гальваническая развязка с нагрузкой (исключение постоянной составляющей из тока нагрузки).

2. Согласование выходного сигнала с требуемым или с номинальным для данной нагрузки.

Режим А часто используется Hi-End аппаратура, чаще всего ламповые усилители для наушников.

Двухтактный каскад, режим В:

Двухтактный каскад в режиме В имеет нелинейное искажение в выходном сигнале типа «ступенька».

Двухтактный трансформаторный каскад в режиме АВ:

Смещение рабочей точки. КПД 85%. Коэффициент нелинейных искажений малый.

Безтрансформаторный двухтактный каскад:

Питание биполярное (двухполярное).

Транзисторы абсолютно одинаковые по характеристике, но имеющую разную полярность (обратную полярность) p-n-p называется комплементарными.

Используются комплементарные транзисторы в двухтактных.

Принципиальная схема:

VD1 – прямовключен, играет роль резистора R₂ перемещает точку в «А».

Создает падение напряжения 0,8В, если больше, то падать будет в R₁. Стабилизация рабочей точке каскада. Диод VD2 прямосмещенный опять смещается в точку «А».

Конденсаторы гальваническая развязка с предыдущим каскадом. VD1 – стабилизирует, входной делитель.

Вторичные источники питания РЭА

7. Вторичные источники электропитания : назначение, структурные схемы. Выпрямители: назначение, схемы выпрямителей (однополупериодные , двухполупериодные , мостовые, трехфазные) Эпюры напряжений ,сравнительные характеристики.

Источники электрической энергии для питания радио-электронной аппаратуры делят на источники первичного и вторичного электрического питания.

Первичные источники электрического питания:

1)Трех- и однофазные источники промышленной частоты 50Гц.

2)Генераторв постоянного тока и генераторы повышенной частоты 400-500 Гц.

3)Химические элементы, солнечные батареи – это для мобильных объектов.

Источники вторичного электрического питания выполняют функции:

1)Преобразования вида тока (переменный — постоянный),

2)Стабилизации и регулировки напряжения или тока,

3)Фильтрации различных помех, возникающих при переключении, стабилизации и регулировке напряжения и т.д.

Преобразование переменного тока в постоянный осуществляется выпрямителями, а обратное преобра­зование постоянного тока в переменное — инверторами (не путать с инверторами — электронными схемами «НЕ»).

1) Трансформаторная

1) Т- трансформатор, 2) В – выпрямитель, 3) Ф –фильтр, 4)Ст – стабилизатор, 5) н – нагрузка.

2) Импульсного тока питания

Инверторный

1) И – инвертор, 2) Тр – трансформатор малогабаритный.

Выпрямители:

Служат для преобразования переменного синусоидального напряжения, в напряжении постоянного тока с помощью полупроводниковых выпрямительных диодов.

Однополупериодный:

,

В схеме однополупериодного выпрямителя ток че­рез диод проходит в нагрузку R_H, только в положительные полупе­риоды напряжения U₂, так как в отрицательные полупериоды оно запирает диод. Ток в нагрузке (заштрихован) имеет прерывистый характер, а его постоянная составляющая I₀ представляет собой среднее значение тока, протекающего за период, и создает на на­грузке постоянную составляющую напряжения, равную (согласно разложению функции в ряд Фурье):

U₂ – действующее, U_{2 max} – амплитудное,

,

Обратное напряжение: ,Ток средний: .

Двухполупериодный:

,

, , .

Мостовой выпрямитель:

,

Напряжение U₃ в положительный полупериод открывает дио­ды VD1 и VD3 и от тонкие к точке В по цепи «VD1 — Rн — VD3» протекает ток нагрузки I_и=I_1,3. При этом диоды VD2 и VD4 заперты.

В отрицательный полупериод напряжение U₂ открывает диоды VD2 и VD4 I_и=I_2,4 течет от точки B к точке A по цепи«VD2 — Rн — VD4», проходя по нагрузке в одном и том же направлении.

В этой схеме постоянные составляющие тока I₀ и напряжения U₀ в два раза выше, чем в однополупериодной схеме: ,.

Оценим обратное напряжение, приложенное, например, к диоду VD2 в положительный полупериод напряжения U₂.

При открытом диоде VD1 потенциал точки A‘ близок к поло­жительному потенциалу точки А обмотки трансформатора, а ее от­рицательный потенциал точки В приложен к другому выводу диода VD2. Значит, к диоду VD2 приложено обратное напряжение вторичной обмотки трансформатора , т е. такое же, как и в однополупериодной схеме.

Ток, протекающий через каждый из диодов , т.е. в два раза меньше, чем в однополупериодной выпрямителе.

Трехфазный выпрямитель:

Трехфазные выпрямители применяют при больших мощностях, так как они равномерно нагружают трехфазную сеть.

Вторичная обмотка трансформатора, соединенная звездой с нулевым проводом, подключена к нагрузке R_H через три диода. Ток через каждый диод протекает в течение 1/3 пе­риода T, когда напряжение фазной обмотки, с которой соединен диод, выше напряжения обмоток двух других фаз.

, -средний ток через диод, .

10. Стабилизаторы напряжения : определение, типы стабилизаторов . Параметрический стабилизатор, компенсационный стабилизатор — принципиальная схема , принцип действия.

Стабилизатором напряжения называется устройство, автома­тически поддерживающее напряжение на нагрузке при изменении в определенных пределах таких дестабилизирующих факторов, как напряжение первичного источника, сопротивление нагрузки, температура окружающей среды.

Существует два вида стабилизаторов — параметрические и компенсационные.

Параметрический стабилизатор

Параметрический стабилизатор поддерживающий стабильное напряжение за счет своей ВАХ.

Достоинство: Простота.

Недостатки:

1)Температурная нестабильность

2)Зависимость Uстаб от тока нагрузки

3)Малая мощность .

4) Отсутствие возможности регулирования

Всех этих недостатков лишен стабилизатор компенсационного типа.

Компенсационные стабилизаторы

Принцип работы компенсационного стабилизатора основан на сравнении фактического напряжения на нагрузке с эталонным и увеличении или уменьшении в зависимости от этого отклонения выходного напряжения.

Эталонное напряжение формируется ис­точником опорного напряжения ИОН. В сравнивающем элементе СЭ происходит сравнение напряжения на нагрузке с эталонным и выработка управляющего сигнала рассогласования. Этот сигнал усиливается усилителем У и подается на регулирующий элемент РЭ, который обеспечивает такое изменение выходного напряже­ния, которое приводит к приближению фактического напряжения на нагрузке к эталонному значению.

Основным параметром стабилизатора является коэффициент стабилизации — отношение относительного изменения напряже­ния на входе к относительному изменению напряжения на выходе: ,

В качестве ИОНа обычно используют параметрический стабилизатор на базе стабилитрона.

Температурный коэффициент напряжения .

В качестве дополнительной меры для компенсации положительный ТКН последовательно с ним включают такой же стабилитрон только в прямом направлении.

Принципиальная схема простейшего стабилитрона напряжения (линейного некомпенсационного).

Эмиттерный повторитель (с общим коллектором).

, ,

Представим, что по какой-то причине (так как нагрузка увеличивается) вызывает более глубокое открывание канала. Увеличение напряжения => => , что вызывает увеличение .

Если увеличивается , уменьшается разность потенциалов , , , .

Компенсационный линейный стабилизатор напряжения на ОУ.

Схема состоит из парметрического стабилизатора Rбал, VD1, регулирующего элемента VT1, сравнивающего устройства и усилителя А1 работает схема, как часть обратного (выходного) напряжения снимается с R₂ и подается на инверсный вход А1. Образцовое напряжение подается на прямой вход А1. усиленная разность напряжений с выхода А1 подается на базу VT1 для регулирования напряжения в нагрузке.

Схемы усилителя

Усилитель Cascode

представляет собой двухкаскадную схему, состоящую из усилителя на крутизне, за которым следует буферный усилитель. Слово «каскод» произошло от словосочетания «каскад к катоду»…

Читать далее

Усилитель бревен. Логарифмический усилитель представляет собой линейную схему, в которой выходное напряжение будет постоянным, умноженным на натуральный логарифм входного сигнала. Основное выходное уравнение…

Читать далее

ЛМ4910 стереоусилитель для наушников. LM4910, принадлежащий серии Boomer компании National Semiconductors, представляет собой интегрированный стереоусилитель, предназначенный в первую очередь для стереофонических наушников. ИС может управляться…

Читать далее Усилитель

— это схема, которая используется для усиления сигнала. Входным сигналом усилителя будет ток или напряжение, а выходным сигналом будет…

. Читать далее

В этой статье мы перечисляем все лучшие и полезные схемы операционных усилителей, которые мы опубликовали до сих пор. Список включает более 25 схем и проектов операционных усилителей…

Читать далее

BA5417 стереоусилитель мощности. BA5417 — это микросхема стереоусилителя с множеством полезных функций, таких как тепловое отключение, функция ожидания, мягкое ограничение, широкий диапазон рабочего напряжения…

Читать далее

Стереоусилитель BA5406. BA5406 — монолитный интегральный стереоусилитель от ROHM semiconductors. Он может выдавать 5 Вт на канал на громкоговоритель с сопротивлением 4 Ом при напряжении питания 9 В. Усилители…

Читать далее

Усилитель 60 Вт STK4038. STK4038 — это интегрированный усилитель мощности ЗЧ, обеспечивающий выходную мощность 60 Вт на нагрузку 4 Ом. Внутренний фиксированный ток…

Читать далее

12V 50-ваттный аудиоусилитель LM3876 — это высокопроизводительный аудиоусилитель мощности IC от National Semiconductors. LM3876 может обеспечить выходную мощность 50 Вт при 8…

Читать далее

Усилитель звука TDA7294 мощностью 100 Вт. TDA7294 — это интегрированный монолитный аудиоусилитель класса AB, разработанный специально для приложений Hi-Fi. Микросхема имеет выходной каскад DMOS и может выдавать…

Читать далее

LA3161 Стереопредусилитель. LA3161 — это встроенный 2-канальный предусилитель, предназначенный для автомобильных стереосистем. LA3161 имеет встроенный регулятор напряжения, который играет большую роль…

Читать далее

LA4550 Аудиоусилитель 4 Вт BTL. LA4550 — это 2-канальный усилитель мощности звуковой частоты, специально разработанный для использования в радиоприемниках, магнитофонах и т. д. Характеристики LA4550 невелики…

Читать далее

Усилитель мощности звука класса AB. Усилитель класса AB представляет собой конфигурацию усилителя, которая находится где-то между конфигурациями класса A и класса B. Небольшое напряжение смещения диода удерживает…

Читать далее Схема усилителя

TDA2822 (BTL & Stereo). TDA2822 представляет собой монолитную интегральную схему усилителя звука, которая может быть сконфигурирована в стереорежиме или режиме моста (BTL). В…

Читать далее

Усилитель мощности на МОП-транзисторах мощностью 100 Вт. Схема усилителя мощности MOSFET мощностью 100 Вт на основе IRFP240 и IRFP9.Здесь показаны 240 МОП-транзисторов. Усилитель работает от двойной сети постоянного тока +45/-45 В…

Читать далее

TDA2613 Hi Fi аудио усилитель Описание. Здесь показана схема усилителя звука мощностью 6 Вт на TDA2613. TDA2613 — интегральная микросхема усилителя звука Hi-Fi от Philips Semiconductors.…

Читать далее

Описание схемы аудиоусилителя мощностью 30 Вт. Здесь показана схема усилителя звука на 30 Вт на TDA2040. TDA2040 — это монолитный интегральный аудиоусилитель класса AB, доступный в…

Читать далее

Описание усилителя на МОП-транзисторах мощностью 10 Вт. На приведенной здесь схеме показана схема усилителя на полевых МОП-транзисторах мощностью 10 Вт, для которой требуется только один источник питания. Однорельсовая подача используется редко…

Читать далее

Описание схемы автомобильного усилителя звука. Здесь показана простая маломощная схема автомобильного стереоусилителя на основе TDA 2003. В схеме используются дешевые, легкодоступные компоненты и…

Читать далее

Ниже показана простая и легкая в сборке схема аудиоусилителя на МОП-транзисторах мощностью 50 Вт. Схема использует легкодоступные компоненты и обеспечивает отличное качество звука. …

Читать далее

Схема автомобильного стереоусилителя Ниже приведена схема автомобильного стереоусилителя, который можно использовать в автомобилях или других транспортных средствах. Мы использовали TDA1553, который…

Читать далее Схема аудиоусилителя

 — 15 Вт. Нижеприведенная схема представляет собой схему аудиоусилителя класса B мощностью 15 Вт, разработанную с использованием двойного операционного усилителя и транзисторов. Описание : В…

Читать далее Схема активного кроссовера

Ниже приведена схема активного кроссовера, подходящая для аудиосистем Hi-Fi с использованием LM833, двойного операционного усилителя. Описание: Схемы кроссовера бывают двух типов,…

Читать далее Мостовой усилитель

Приведенная ниже схема представляет собой схему мостового усилителя звука с использованием микросхемы TDA4935. Описание : TDA4935 — высококачественный аудиоусилитель 2x15W IC от Siemens. В…

Читать далее

Описание. LM4880 — это микросхема двойного аудиоусилителя HiFi от National Semiconductors. Эта микросхема специально разработана для получения высококачественного аудиовыхода с минимальным количеством внешних…

Читать далее

Amplifier Circuits Quiz

Пройдите наш тест, основанный на информации, которую вы можете найти в Модуле 4 Amplifiers. Отправьте свои ответы и посмотрите, на сколько из них вы ответили правильно. Если вы неправильно ответили. Просто следуйте подсказкам, чтобы найти правильный ответ и узнать об усилителях по ходу дела.

1.

Какова будет функция схемы управления, показанной на рис. 4.4.1 в усилитель звука?

• а) Объем.
• б) Баланс.
• c) Усиление высоких частот.
• г) Тон.

2.

Какова цель подавления акцентов RIAA в аудиопредусилителях?

• a) Для обеспечения правильного согласования импеданса на микрофонном входе.
• b) Для обеспечения преобразования D в A на входе CD.
• c) Для обеспечения коррекции частоты на входе PHONO.
• d) Для обеспечения коррекции уровня на линейном выходе.

3.

Когда регуляторы низких и высоких частот в цепи пассивной регулировки тембра Baxandall установлены в их средней точке, каково будет приблизительное усиление по напряжению цепи регулировки тембра?

• а) -3дБ
• б) -6дБ
• в) -20дБ
• г) -40дБ

4.

Закончите следующее предложение: По сравнению с биполярным транзистором использование JFET-транзистора во входном каскаде аудиоусилителя вместо биполярного транзистора обеспечивает. ..

• a) …более высокий входной импеданс и уменьшенное отношение сигнал/шум.
• b) …более высокое входное сопротивление и увеличенное отношение сигнал/шум.
• c) …более высокий коэффициент усиления и повышенное отношение сигнал/шум.
• d) …более высокий коэффициент усиления и уменьшенное отношение сигнал/шум.

5.

К какому из следующих методов относится самонастройка в схеме усилителя?

• а) Использование положительной обратной связи для увеличения кажущегося входного сопротивления усилителя.
• b) Использование отрицательной обратной связи для увеличения кажущегося входного сопротивления усилителя.
• c) Использование отрицательной обратной связи для уменьшения кажущегося выходного сопротивления усилителя.
• d) Использование положительной обратной связи для повышения стабильности усилителя.

6.

Какими из следующих особенностей обладает схема, показанная на рис.