Усилитель мощности тока: Страница не найдена

Секретные материалы

Резонансный усилитель мощности тока промышленной частоты – это статический электромагнитный аппарат, предназначенный для усиления мощности тока промышленной частоты 50 Гц.

Резонанс (франц. resonance, от лат. resono – звучу в ответ, откликаюсь), относительно большой (селективный) отклик колебательной системы (осциллятора) на периодич. воздействие с частотой, близкой к частоте ее собств. колебаний. При Р. происходит резкое возрастание амплитуды вынужденных колебаний осциллятора.

 

• Физический энциклопедический словарь/ Гл. ред. А.М. Прохоров. Ред. кол. Д.М. Алексеев, А.М. Бонч- Бруевич, А.С. Боровик-Романов и др. – М.: Сов. энциклопедия, 1983. – 928 с., ил., 2 л. цв. ил.

Резонанс играет очень большую роль в самых разнообразных явлениях, причем в одних полезную, в других вредную.

В 1906 г. в Петербурге обрушился Египетский мост через реку Фонтанку.

Причина – резонансные явления, вызванные переходом через мост кавалерийского эскадрона. Шаг лошадей, обученных церемониальному маршу, попал в резонанс с периодом моста. Таких примеров из истории техники можно привести много. Резонанс в  этих случаях вредное явление и для устранения его принимаются специальные меры (расстройка периодов, увеличение затухания – демпфирование и др.).

В радиотехнике резонанс используется, в основном, как полезное явление.

Явление электрического резонанса позволяет настраивать передатчики и приемники на заданные частоты и обеспечить их работу без взаимных помех. Вообще применения резонансных явлений в электро-радиотехнике неисчислимы. Однако законы сохранения накладывают запреты на применение резонанса для получения Свободной энергии, а у сторонников получения ее сложились устойчивые стереотипы относительно параметрического резонансного усиления. Поэтому не все еще применения явления резонанса реализованы на практике.

В настоящее время очень много копий сломано при рассмотрении темы «Резонанс Мельниченко». Есть даже категория людей, которые объявляют его шарлатаном.

Мельниченко скрывает секрет своих изобретений, несмотря на полученные патенты. Но секрет Мельниченко – это «Секрет Полишинеля».

Попробуем доказать это. Возьмем всем известную книгу «Элементарный учебник физики под ред. акад. Г.С. Лансберга Том III Колебания, волны. Оптика. Строение атома.  – М.: 1975г., 640 с. с илл.» откроем ее на страницах 81 и 82 где приведено описание экспериментальной установки для получения резонанса на частоту городского тока

Приложение 1.

В приведенном примере ясно показывается, как можно на индуктивности и емкости получить напряжения в десятки раз большие, чем напряжение источника питания. Если не принимать специальных мер, то мощность, развиваемая резонансом, разрушит элементы установки.

В рассматриваемом резонансном усилителе тока промышленной частоты используется явление электрического резонанса в последовательном колебательном контуре. Эффект усиления мощности переменного тока в последовательном резонансном  контуре достигается за счет того, что входное сопротивление контура при последовательном резонансе является чисто активным, а напряжение на реактивных элементах контура превышает входное напряжение на величину равную добротности контура. Для поддержания незатухающих колебаний последовательного контура в резонансе требуется компенсировать только тепловые потери на активных сопротивлениях индуктивности контура и внутреннем сопротивлении источника входного   напряжения.

Структурная схема и состав резонансного усилителя приведена на Рис. 1.

Индуктивность резонансного контура выполнена в виде соединенных последовательно и согласованно первичной обмотки силового трансформатора и обмоток  двух управляемых магнитных реакторов. В качестве емкости резонансного контура следует применять неполярный конденсатор с рабочим напряжением не менее чем удвоенное напряжение при резонансе. Управляющие обмотки магнитных реакторов включаются встречно, чтобы э.д.с., индуцированные в них, были направлены навстречу  друг другу и взаимно компенсировались. Важно, чтобы характеристики магнитных реакторов были идентичными. Магнитные реакторы включаются в схему резонансного усилителя с целью компенсации расстройки последовательного контура при изменении нагрузки.

На Рис. 2 приведена эквивалентная схема трансформатора при холостом ходе.

Вектор тока холостого хода I0 представляется в виде геометрической суммы двух составляющих Ih, характеризующей потери на вихревые токи и Iµ, характеризующей потери на гистерезис. В режиме холостого хода трансформатор работает как обычная индуктивность с потерями.

 

 

На Рис. 3 приведена эквивалентная схема трансформатора при нагрузке.

  

 При анализе эквивалентной схемы трансформатора при нагрузке видно, что последовательно с полным входным сопротивлением первичной обмотки включены две параллельные ветви, одна из которых содержит сопротивление Z0, а другая два последовательно включенных сопротивления Z’2 и Z’н.

Эквивалентное комплексное сопротивление Z’н можно записать в следующем виде

Z’э = Z’1 + Z’0(Z’2 + Z’н)/( Z’0 + Z’2 + Z’н).

Из эквивалентной схемы видно, что последовательно включенные комплексные сопротивления Z’2 и Z’н. (в геометрическом смысле) имеют отрицательное значение, и в  зависимости от характера нагрузки их общее сопротивление может быть как емкостным,  так и индуктивным. Эти сопротивления, если образно выразится, «зеркально отражаются во входную цепь, масштабированные через коэффициент трансформации».

В резонансном усилителе тока промышленной частоты нагруженный трансформатор вносит расстройку в последовательный колебательный контур и уменьшает его добротность.

В трансгенераторе, например, расстройка за счет нагрузки легко компенсируется изменением питающей частоты. В резонансном усилителе сделать это невозможно т.к. частота задается питающей сетью, поэтому в нем компенсация расстройки осуществляется введением обратной связи с помощью управляемых магнитных реакторов. В цепи обратной связи осуществляется анализ и геометрическое суммирование составляющих токов вторичной обмотки и нагрузки, формирование и регулирование управляющего тока.

В состав цепи обратной связи входят: часть вторичной обмотки силового трансформатора; трансформатор тока; выпрямитель и реостат уставки рабочей точки магнитных реакторов.

Эквивалентная схема резонансного усилителя мощности тока промышленной частоты при нагрузке приведена на Рис. 4.

 

 

 

Два магнитных реактора с объединенными обмотками управления – это известный и широко применяемый магнитный усилитель (магнитный усилитель в этой конструкции не усиливает, а работает как управляемая индуктивность и вносит дополнительные потери на нагрев активных сопротивлений своих обмоток). В зависимости от условий работы и характера нагрузки ему можно задавать различные режимы компенсации путем введения дополнительных обмоток внутренней обратной связи и смещения.

Коэффициент усиления, резонансного усилителя мощности тока промышленной частоты, сильно зависит от нагрузки, однако правильно спроектированный усилитель всегда имеет эффективность значительно больше единицы.

Математический аппарат для проектирования резонансного усилителя мощности промышленной частоты давно разработан и содержится в курсе электротехники, а также в  большом количестве пособий и методических рекомендаций по проектированию трансформаторов и магнитных усилителей. Алгоритм расчета строится из анализа структурной схемы и затруднений не вызывает, важно только правильно оценить режим  работы от характера нагрузки.

В качестве недостатка рассмотренной конструкции можно отметить повышенные габариты и вес. В число достоинств можно включить отсутствие активных элементов в  схеме, значительно повышающее надежность конструкции.

Для работы на неизменную нагрузку можно применять упрощенные схемы резонансных усилителей. Структурная схема упрощенного резонансного усилителя мощности тока промышленной частоты представлена на Рис. 5.

Простейший резонансный усилитель состоит всего из четырех элементов.

Назначение элементов такое же, как в ранее рассмотренном усилителе. Отличие только в том, что в простейшем резонансном усилителе производится ручная настройка в резонанс  для конкретной нагрузки.

Рассчитать простейший усилитель можно по следующему упрощенному алгоритму:

1. Включить силовой трансформатор в сеть и измерить при заданной нагрузке потребляемый им ток.

2. Измерить активное сопротивление первичной обмотки силового трансформатора.

3. Рассчитать комплексное сопротивление трансформатора под нагрузкой.

4. Рассчитать индуктивное сопротивление трансформатора под нагрузкой.

5. Выбрать величину индуктивного сопротивления регулируемого магнитного

реактора равную примерно 20% от индуктивного сопротивления силового трансформатора.

6. Изготовить регулируемый магнитный реактор, с отводами начиная со средины обмотки до ее конца (чем чаще будут сделаны отводы, тем точнее будет настройка  в резонанс).

7. По условию равенства индуктивного и емкостного сопротивлений при резонансе рассчитать значение емкости, которую необходимо включить последовательно с  трансформатором и регулируемым магнитным реактором для получения  последовательного резонансного контура.

8. Из условия резонанса, перемножить измеренный потребляемый нагруженным трансформатором ток на сумму активных сопротивлений первичной обмотки и  реактора и получить ориентировочное значение напряжения, которое необходимо  подать на последовательный контур.

9. Взять трансформатор, обеспечивающий на выходе, найденное по п.8 напряжение и измеренный по п.1 потребляемый ток (на период настройки усилителя удобней  всего использовать ЛАТР).

10. Запитать от сети через трансформатор по п.9 входной резонансный контур — (последовательно соединенные конденсатор, первичную обмотку нагруженного  силового трансформатора и реактор).

11. Изменяя индуктивность реактора путем переключения отводов настроить первичную цепь в резонанс при пониженном входном напряжении (для более  точной настройки можно в небольших пределах изменять емкость конденсатора,  подключая параллельно основному, конденсаторы небольшой емкости).

12. Изменяя входное напряжение установить значение напряжения на первичной обмотке силового трансформатора 220 В.

13. Отключить ЛАТР и включить стационарный понижающий трансформатор с таким же напряжением.

 Широкое применение резонансных усилителей тока промышленной частоты может существенно снизить нагрузку на распределительные электросети и снизить капитальные затраты на ввод новых электрических мощностей.

Область применения резонансных усилителей мощности тока промышленной частоты – стационарные и судовые электроустановки. Для мобильных объектов целесообразно применять трансгенераторы на повышенных частотах с последующим преобразованием переменного тока в постоянный.

 

 

Н. Громов

2006 г.

Приложение 1

При совпадении этих частот амплитуда становится наибольшей, получается электрический резонанс: ток в контуре и напряженке на его конденсаторе могут очень сильно превышать те, которые получаются при отстройке, т. е. вдали от резонанса. Резонансные явления выражены тем сильнее и резче, чем меньше сопротивление контура, которое, таким образом, и здесь играет такую же роль, как трение в механической системе.

Все эти явления легко наблюдать, использовав для получения гармонической э. д. с. городской переменный ток и построив колебательный контур, собственную частоту которого можно менять в обе стороны от частоты тока (50 гц). Чтобы избежать при этом высоких резонансных напряжений в контуре, которые (при напряжении в городской сети в 110 или 220 в) могут достичь нескольких киловольт, мы воспользуемся понижающим трансформатором.

На рис. 53 показано расположение приборов и электрическая схема опыта (обозначения ira рисунке и на схеме одинаковые). Здесь Т — понижающий трансформатор, С — конденсатор, L1 и L2 — дроссели (катушки самоиндукции с железными сердечниками), которые нужны для получения требуемой большой индуктивности. Индуктивность составлена из двух отдельных катушек для удобства настройки контура. Настройка осуществляется тем, что у одного из дросселей (U) сердечник имеет воздушный зазор, ширину которого можно плавно менять в пределах 2—4 мм, меняя тем самым величину общей индуктивности. Чем шире зазор, тем меньше индуктивность. В подписи к рис. 53 указаны примерные значения всех величин. Напряжение на конденсаторе измеряется вольтметром переменного тока V, а амперметр переменного тока А позволяет следить за током в контуре.

Опыт показывает следующее: при малой индуктивности контура напряжение на конденсаторе составляет немногим более, чем наводимая в контуре э. д. с., т. е. несколько

вольт. Увеличивая индуктивность, мы увидим, что напряжение растет; это нарастание становится все более и более резким по мере приближения к резонансному значению индуктивности. При тех числовых данных, которые указаны под рис. 53, напряжение поднимается выше 60 в. При дальнейшем увеличении индуктивности напряжение вновь падает. Ток в контуре изменяется пропорционально напряжению нa конденсаторе и при резонансе может дойти до 20 ма.

Рис. 53. Получение электрического резонанса ка частоту городского

тока.

Т — понижающий трансформатор, например со 120 до 6 В,  C —конденсатор с емкостью 1,2 мкф; L1 — Дроссель с индуктивностью 7,5 Гн (сопротивление обмотки около 80 ом): L2 — такой же дроссель, но с переменным воздушным зазором в сердечнике. Общая индуктивность контура при некоторой средней ширине зазора (2—3 мм) должна составлять 8,3 Гн, а изменение зазора должно менять индуктивностъ на 15—20% в обе стороны от указанного (резонансного) значении: V — вольтметр (на 120 В) и А — амперметр (на 30 ма) переменного тока.

Этот опыт соответствует механическому опыту с грузом на пружине, который был описан в § 12. Там нам было удобней менять частоту действующей силы, здесь же мы проходим через резонансную настройку, меняя собственную частоту колебательной системы — нашего контура. Сущность явления резонанса от этого не меняется.

 

Читайте также: РАСЧЕТ РЕЗОНАНСНОГО СИЛОВОГО ТРАНСФОРМАТОРА

 


Содержание

усилитель тока — это… Что такое усилитель тока?

усилитель тока
current amplifier

Большой англо-русский и русско-английский словарь. 2001.

  • усилитель считывания
  • усилитель тока подмагничивания

Смотреть что такое «усилитель тока» в других словарях:

  • усилитель тока — — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.] Тематики электротехника, основные понятия EN current amplifier …   Справочник технического переводчика

  • усилитель тока — srovės stiprintuvas statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. current amplifier vok. Stromverstärker, m rus. усилитель тока, m pranc. amplificateur de courant, m …   Automatikos terminų žodynas

  • усилитель тока — srovės stiprintuvas statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. current amplifier vok. Stromverstärker, m rus. усилитель тока, m pranc. amplificateur de courant, m …   Fizikos terminų žodynas

  • Усилитель — Усилитель  элемент системы управления (или регистрации и контроля), предназначенный для усиления входного сигнала до уровня, достаточного для срабатывания исполнительного механизма (или регистрирующих элементов), за счёт энергии… …   Википедия

  • Усилитель постоянного тока — (УПТ) электронный усилитель, рабочий диапазон частот которого включает нулевую частоту (постоянный ток). На верхнюю границу частотного диапазона усилителя никаких ограничений не накладывается, то есть она может находиться в области очень высоких… …   Википедия

  • усилитель постоянного тока — УПТ Усилитель, предназначенный для усиления сколь угодно медленно изменяющихся сигналов. Отличается от обычных низкочастотных усилителей (УНЧ) применением специальных мер, уменьшающих дрейф нуля. [Л.М. Невдяев. Телекоммуникационные технологии.… …   Справочник технического переводчика

  • УСИЛИТЕЛЬ — устройство, точно воспроизводящее входящие постоянные млн. изменяющиеся сигналы (воздействия) с последующим их (см.) на выходе за счёт энергии вспомогательного источника питания. В зависимости от физ. природы усиливаемых сигналов (воздействий)… …   Большая политехническая энциклопедия

  • усилитель мощности постоянного тока — — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.] Тематики электротехника, основные понятия EN dc power amplifier …   Справочник технического переводчика

  • усилитель переменного тока — — [В.А.Семенов. Англо русский словарь по релейной защите] Тематики релейная защита EN amplifier a.с …   Справочник технического переводчика

  • УСИЛИТЕЛЬ — (техническое), устройство для повышения значения какой либо физической величины (электрического напряжения, силы тока, мощности и т.п.) за счет энергии постороннего источника. Используется в радиотехнике, измерительной аппаратуре, приборах… …   Современная энциклопедия

  • УСИЛИТЕЛЬ — УСИЛИТЕЛЬ, устройство для изменения величины сигнала, например, напряжения, тока или механического перемещения, но без изменения вида самой величины. Усилители используются в радио и телепередатчиках и приемниках, в звуковом оборудовании. В… …   Научно-технический энциклопедический словарь

Активный детектор. Умножение и деление на ОУ. Источники питания. Усилители мощности / Хабр

В

предыдущей

публикации цикла мы разобрались, как работают составные части ПИД-регулятора, научились производить операции сложения и вычитания, находить производную и интеграл по времени.

В данной публикации цикла мы научимся с помощью ОУ производить операции деления и умножения, находить модуль, определять знак, сравнивать числа и находить наибольшее из них. Для этого мы разберём работу ряда схем на ОУ с «обвязкой» из транзисторов и диодов.

Публикация содержит большое количество схем, работа большинства которых понятна без подробных объяснений, диаграмм и графиков. Часть решений дана для информации: они служат основой для специализированных микросхем и в «чистом виде» в современной разработке уже не применяются.

Для тех, кто присоединился недавно, сообщаю, что это четвёртая из шести публикаций цикла. Содержание публикаций со ссылками на них находится в конце статьи.

На КДПВ к компании операционных усилителей К140УД708, К140УД1408 и К574УД2Б добавлен малошумящий двухканальный ОУ К157УД2 – советский аналог LM301.

Активный детектор

Детектор (однополупериодный выпрямитель) предназначен для передачи на выход сигналов только одной полярности. При подаче на вход детектора сигнала другой полярности, на выходе детектора устанавливается уровень 0 В.

Классическая схема активного детектора на ОУ приведена на рисунке ниже:

Схема при подаче на выход положительных значений входного сигнала (U

вх

> 0) ведёт себя как повторитель. Нелинейность вольтамперной характеристики диода и величина прямого падения напряжения U

пр

компенсируются ООС. При U

вхвых

= 0 В.

Существенным недостатком схемы является переход DA1 в режим насыщения при подаче на вход отрицательного напряжения: это приводит к искажениям выходного сигнала при переходах нуля входным сигналом.

Усовершенствованная схема активного детектора на ОУ при отрицательных значениях входного сигнала ведёт себя как инвертирующий повторитель. При положительных значениях входного сигнала за счёт обратной связи через диод VD2 на выходе левого по схеме ОУ устанавливается напряжение, равное 2U

пр

.

Активный пиковый детектор

Активный пиковый детектор служит для нахождения наибольшего значения входного сигнала:

Когда напряжение на входе схемы больше, чем на конденсаторе C1, диод VD1 открывается, и напряжения на входе детектора и на конденсаторе C1 выравниваются. Сброс хранящегося в C1 значения производится замыканием ключа S1.

Активный ограничитель сигнала

Схема активного ограничителя сигнала на ОУ приведена ниже:

Напряжение U

вых

на выходе схемы не может превышать значение U

огр

: при значениях U

вхогр

входное напряжение U

вх

подаётся на неинвертирующий вход повторителя DA2. При U

вх

> U

огр

напряжение на выходе DA1 открывает диод VD1, DA1 начинает работать как повторитель, напряжение на выходе DA2 U

вых

= U

огр

.

Нахождение абсолютного значения напряжения сигнала

Абсолютное значение (модуль) напряжения входного сигнала находят с помощью активного двухполупериодного выпрямителя на двух ОУ:

При отрицательном значении входного напряжения диод VD1 открыт и положительное напряжение с выхода DA1 поступает на неинвертирующий вход DA2:

При положительном значении входного напряжения открыт диод VD2 и отрицательное напряжение с выхода DA1 поступает на инвертирующий вход DA2:

При равенстве сопротивлений всех резисторов в схеме получаем:



Умножение и деление аналоговых сигналов

Иногда при обработке сигналов их требуется перемножить или поделить. В аналоговых вычислительных устройствах умножение и деление производят с помощью логарифмических преобразователей.

Перед началом логарифмического преобразования нам нужно выделить модуль, допустим, с помощью активного двухполупериодного выпрямителя, и определить знак, например, с помощью компаратора.

Затем всё как на старой доброй логарифмической линейке: произведение абсолютных значений (модулей) аналоговых сигналов равно сумме их логарифмов, а частное – разности, возведение в квадрат тождественно умножению логарифмического значения на два, а взять квадратный корень можно, уменьшив логарифм в два раза.

Сумму и разность логарифмов можно получить с помощью суммирующего и разностного звеньев, описанных в предыдущей публикации. Умножить на коэффициент можно с помощью пропорционального звена (см. первую и вторую части цикла) для K > 1 или делителя напряжения для 1 > K > 0.

Преобразовать линейное значение сигнала в логарифмическое можно с помощью логарифмического преобразователя. Схема логарифмического преобразователя, приведённого ниже, корректно работает с положительными значениями входного сигнала:

В цепи обратной связи можно использовать диод, но применение транзистора вместо диода даёт существенный выигрыш в плане температурной стабильности.

Обратное преобразование, из логарифмического представления в линейное, производит схема экспоненциального преобразователя, приведённая ниже:

По мере развития вычислительной мощности цифровых устройств тема аналогового умножения, деления и вычисления интеграла и производной по времени становится всё менее и менее актуальной. Тем не менее, специализированные микросхемы перемножителей напряжений по-прежнему выпускаются промышленностью.

Хорошо и обстоятельно тема умножения и деления с помощью ОУ разобрана в [3] в разделе «11.8 Аналоговые схемы умножения» на стр. 160 – 167. Математический аппарат подробно разобран в [1] в разделе «4.5 Перемножители напряжений» на стр. 126 – 132. Пример использования логарифмических преобразователей в качестве усилителя, управляемого напряжением, приведен на стр. 182 [4].

Необходимо заострить внимание на том, что передаточная характеристика логарифмических и экспоненциальных преобразователей на ОУ имеет сильную зависимость от температуры. Для поддержания постоянства параметров этих схем требуется температурная компенсация. Образец схемы логарифмического преобразователя с температурной компенсацией приведен на рис. 4.94 п на стр. 271 [2].

Компаратор на ОУ. Триггер Шмитта

Компаратор позволяет сравнить напряжение входного сигнала с опорным напряжением. Схема компаратора представляет собой ОУ без ООС. Опорное напряжение на приведённой ниже схеме подаётся на неинвертирующий вход:

Если напряжение на инвертирующем входе больше опорного, на выходе появляется отрицательное напряжение насыщения. Если меньше, то – положительное.

Недостатком этой схемы является эффект «дробления фронтов»: шум, который появляется в момент переключения.

От «дробления фронтов» избавляются введением в схему компаратора небольшой положительной обратной связи (ПОС). Номинал резистора R1 – порядка 100 кОм. Схема обладает гистерезисом и называется «триггером Шмитта»:

Для формирования сигналов цифровых логических уровней на выход компаратора или триггера Шмитта подключают транзисторный ключ с открытым коллектором (стоком).

Компараторы и триггеры Шмитта, в том числе с однополярным питанием и с преобразованием уровней, выпускаются промышленностью в большом ассортименте. В современной разработке целесообразно применять серийные образцы этих устройств.

Источник опорного напряжения

Операционные усилители в качестве источника опорного напряжения широко применялись до распространения специализированных микросхем линейных стабилизаторов типа LM317 или 78хх (79хх). На рисунке ниже приведена схема стабилизированного источника напряжения на ОУ:

Опорное напряжение U

оп

со стабилитрона VD1 подаётся на неинвертирующий вход ОУ. На инвертирующий вход подаётся сигнал с делителя напряжения R2, R3. Если напряжение на инвертирующем входе больше U

оп

, транзистор VT1 закрывается отрицательным напряжением на выходе ОУ. Когда напряжение на инвертирующем входе становится меньше U

оп

, транзистор VT1 открывается.

В «динамике» схема работает как пропорциональный регулятор с колебательным переходным процессом. В современной разработке целесообразно применять серийные образцы интегральных линейных стабилизаторов.

Источник тока

На схеме ниже изображён стабилизированный источник тока:

На регулирующий вход интегрального стабилизатора напряжения LM317 подаётся напряжение с выхода ОУ, обратно пропорциональное падению напряжения на резисторе R1. Поскольку напряжение на регулирующем входе микросхемы LM317 должно быть равно 1,25 В, то значение выходного тока считается по формуле:



Усилитель мощности

Усилители мощности с двухполярным питанием на основе ОУ были чрезвычайно популярны в конце прошлого века. В современной разработке превалируют интегральные усилители мощности на специализированных микросхемах.

На левой части рисунка изображён усилитель мощности на ОУ с непосредственной разгрузкой по току. Выходные транзисторы включены без смещения на базах, т.е. работают в «классе B». Схема охвачена ООС. Характерные для этого режима работы искажения типа «ступенька» дополнительно компенсируются передачей на выход усилителя мощности сигналов непосредственно с выхода ОУ через резистор R3. Это происходит, когда выходные транзисторы ещё не открыты или находятся на нелинейном участке характеристики.

На правой части рисунка изображён усилитель мощности на ОУ с косвенной разгрузкой по току. Выходные транзисторы работают в «классе AB», входным сигналом каскада служит падение напряжения на резисторах в цепях питания ОУ. Нелинейность схемы компенсируется ООС.

▍ От автора

В данной публикации предоставлен большой фактический объём сведений о схемах на ОУ с нелинейными элементами в цепях обратной связи.

Разработка усилителей мощности или источников питания на ОУ в современном мире может и не потребоваться, но знание того, что таится в недрах специализированных микросхем, ещё никому не помешало.

Из следующей публикации цикла мы узнаем, как реализовать на ОУ активный фильтр и генератор.

Данный цикл публикаций состоит из шести частей. Краткое содержание публикаций:

1. Предпосылки появления ОУ. «Идеальный» операционный усилитель. Инвертирующий и неинвертирующий усилители, повторитель.
2. Отличия «реального» ОУ от «идеального». Основные характеристики реального ОУ. Ограничения реального ОУ.
3. Суммирующий усилитель. Разностный усилитель. Измерительный усилитель. Интегрирующее звено. Дифференцирующее звено. Схема выборки-хранения.
4. Активный детектор. Активный пиковый детектор. Активный ограничитель сигнала. Логарифмический усилитель. Компаратор на ОУ. Источник опорного напряжения. Источник тока. Усилитель мощности. < — Вы тут
5. Частотно-зависимая обратная связь в ОУ. Активные фильтры на ОУ. Генераторы сигналов на ОУ.
6. Однополярное включение ОУ. Входные помехи, «развязки» и защиты входных цепей, экранирование.

▍ Использованные источники:

1. Гутников. Интегральная электроника в измерительных устройствах. Энергоатомиздат, 1988

2. Хоровиц, Хилл. Искусство схемотехники. 2-изд. Мир, 1993

3. Титце, Шенк. Полупроводниковая схемотехника. 5-изд. Мир, 1982

4. Шкритек. Справочное руководство по звуковой схемотехнике. Мир, 1991

Усилитель мощности. Стандарты мощности.

 В профессиональной среде усилителем мощности  обозначают изменяющуюся природу музыкального сигнала и силу электрического тока, которая нужна для того, чтобы ее воспроизводить. В качестве примера можно рассмотреть электрическую лампочку мощностью 150 ватт и усилитель мощности такой же мощности. Лампочка потребляет 150 ватт только тогда, когда включена. В это время она осуществляет постоянную нагрузку на источник электрического тока.

Пиковая мощность и программная мощность – что означают эти термины?

    В профессиональной среде данными понятиями обозначают изменяющуюся природу музыкального сигнала и силу электрического тока, которая нужна для того, чтобы ее воспроизводить. В качестве примера можно рассмотреть электрическую лампочку мощностью 150 ватт и усилитель мощности такой же мощности. Лампочка потребляет 150 ватт только тогда, когда включена. В это время она осуществляет постоянную нагрузку на источник электрического тока. А 150-ваттный профессиональный усилитель мощности лишь иногда отдает полную мощность громкоговорителю. На рисунке 1 можно проследить изменчивую природу музыкального сигнала и увидеть, какая сила электрического тока необходима для ее воспроизведения. Можно сказать, что пиковая мощность и максимальная мощность – это одинаковые по смыслу понятия. Пиковая мощность необходима только лишь короткий промежуток времени для воспроизведения сигнала. Все остальное время усилитель работает на так называемой средней мощности, имеющей усредненные требования.
    Следует отметить, что эти два типа мощности (средняя и максимальная, или пиковая) будут зависеть от музыкальной программы. Их соотношение может изменяться в зависимости от того, какая музыкальная программа звучит в определенном интервале времени. Понятие мгновенная мощность можно сравнить с максимальной кратковременной мощностью, она необходима при воспроизведении сигнала. Термины программная мощность или музыкальная мощность не имеют четкого определения и являются вариантами средней мощности.
    На первом рисунке предлагается график музыкального сигнала, который показан на шкале времени для стандартной системы, предназначенной для работы с усилителем, имеющим мощность в 300 ватт. Как правило, во время работы требования к мощности невысокие, лишь в определенные моменты от системы требуется максимальная мощность на выходе. Пик-фактор сигнала обозначает соотношение в децибелах, которое рассчитывается по двум линиям. Так, для классической музыки оно составляет примерно 25 дБ, а при воспроизведении рок-музыки значение пик-фактора будет равняться 8 – 10 дБ.
    Как правило, выдерживать максимальные пики мощности многие громкоговорители могут лишь в течение небольшого промежутка времени. Постоянно выдерживать предельную мощность они не рассчитаны. Способность громкоговорителя выдерживать необходимую мощность является определяющим фактором при выборе профессионального усилителя мощности.

Влияние музыкального сигнала на возможность динамика удерживать мощность

    Существует два вида возможных повреждений громкоговорителей – термический и механический. Так, усилитель мощности, имеющий неисправности, может воспроизводить звук на высоких частотах, выходящий на границы диапазона слышимости. В данном случае из-за сильного нагревания может выйти из строя катушка ВЧ драйвера. Кроме того, низкочастотный динамик может подвергаться сильным вибрациям из-за шума винилового проигрывателя, обратной связи по низким частотам или же совокупности всех этих обстоятельств. Если их не устранить, то со временем подвижные части динамика могут прийти в слишком напряженное состояние, что приведет к нарушению центроски катушки и обрыву через определенное время. Иногда бывает, что катушка выходит из зазора и зависает над магнитной сборкой, это продемонстрировано на 2 рисунке.
    При этом совсем не обязательно, что в это время была максимальная мощность, часто она средняя в пределах 20-30 ватт, музыкальный сигнал передается в диапазоне инфразвука. Использование обрезного фильтра низких частот в профессиональных усилителях мощности считается правильным, это позволяет исключить сигналы, которые выходят за границы нормального для системы диапазона.

Номиналы мощности акустических систем

    В соответствие со стандартом Международной Электротехнической Комиссии (IEC) номер 268-5 тестовый сигнал присваивается мощности динамика. Для того чтобы дать динамику определенный номинал, на  образец передается тестовый сигнал с постепенно наращиваемой мощностью. Системе будет присвоена номинальная мощность, выдерживаемая образцом постоянно, не менее восьми часов. На рисунке 3 показаны детали процедуры тестирования.
    По данному методу тестирования на 150-ваттный динамик подается сигнал мощностью 600 Вт в течение контрольного времени. Этот способ проведения тестирования хорошо себя зарекомендовал, поскольку полностью соответствует условиям работы. 

Значения мощности усилителя в техническом паспорте

    При выборе подходящего усилителя необходимо досконально понять, каким образом осуществляется измерение его выходной мощности. Сегодня применяются различные методы тестирования усилителей мощности, остановимся на одном из них.
    На тестируемый усилитель подают электрическую нагрузку, соответствующую стандартному импедансу применяемых громкоговорителей — 8, 4 или 2 Ома. При этом усилитель мощности не должен получать термические повреждения во время работы.
    Вместе с этим, подключаются вольтметр, осциллограф и прибор измерения коэффициента нелинейных искажений. На усилитель передается электрический сигнал с амплитудой колебаний равной 1 кГц. Постепенно происходит увеличение напряжения, в результате тестирования выводится оптимальная величина для усилителя мощности.
    Кроме того, осуществляется фиксация максимального колебания амплитуды тестового сигнала. Такая процедура проводится для каждого из значений электрического сопротивления нагрузки.
    Среднеквадратичное RMS значение мощности будет занесено в технический паспорт усилителя. Таким образом, к примеру, если указано значение мощности 300 Вт с нагрузкой 4 Ом, то максимальные показатели мощности на выходе будут равняться 600 Вт, а пик-фактор — 3 дБ.
    Стандартов, которые обозначают мощности профессиональных усилителей, существует большое количество, они собраны в сводную таблицу.

Стандарты  мощности

 

  

Musiс — Музыкальная = (4xRMS или 6dB)

Program — Программная = (4xRMS или 6dB)

PinkNoise — Розовый шум = (4xRMS или 6dB)

ShortTerm — Кратковременная = (4xRMS или 6dB)

Разделить на 2, чтобы получить пиковую мощность

ContinuousRMS- Непрерывная RMS = (RMSили 0dB)

 

Continuous Sine — Непрерывная синусная = (RMS или 0dB)

RMS — Среднеквадратичная = (RMS или 0dB)

Sine — Синусная = (RMS или 0dB)

Watts — Ватты или (Вт) = (RMS или 0dB)

Равняется пиковой мощности

ContinuousProgram — Непрерывная Программная мощность = (2xRMSили 3dB)

 

Long Term — Долговременная = (2xRMS или 3dB)

Peak — Пиковая = (2xRMS или 3dB)

Continuous — Непрерывная = (2xRMS или 3dB)

Max — Максимальная = (2xRMS или 3dB)

Номинальная — Номинальная = (2xRMS или 3dB)

Average — Средняя = (2xRMS или 3dB)

AES = (2xRMSили 3dB)

ETA-RS426A = (2xRMS или 3dB)

Равняется пиковой мощности

SPA2-2

КомплектСодержимое комплекта системыПримечания
Комплект для 3-осевого SPA2-2 с электродвигателями пост. токаКомплект для 3-осных систем, включая кабель

3-осевая конфигурация, пригодная для обычных КИМ, оснащённых щёточными электродвигателями постоянного тока.

В состав комплекта могут входить системы обратной связи по скорости для электродвигателя с тахометром или без тахометра, а при добавлении интерфейсной платы энкодера – система обратной связи по скорости для энкодера.

Дополнительная плата позволяет расширить функциональные возможности данных устройств до возможностей 4-осевой системы.

Комплект для 6-осевого SPA2-2 с электродвигателями пост. токаКонфигурация, пригодная для установок, требующих наличия пяти или шести усилителей.Как и в 3-осевой версии, в состав комплекта могут входить системы обратной связи по скорости для электродвигателя с тахометром или без тахометра, а при добавлении интерфейсных плат энкодера – система обратной связи по скорости энкодера. Дополнительная плата для оси позволяет расширить функциональные возможности данного устройства до возможностей 7-осевой системы.
Комплект для 3-осевого SPA2-2 с REVOКонфигурация поддерживает 5-осевую сканирующую головку REVO с 3 осями для управления КИМ.При использовании дополнительной платы количество осей КИМ можно увеличить до четырёх.
SPA2-2 с интерфейсной платой для 4-й осиКомплекты со сменной платой, обеспечивающей добавление оси для 3-осевых, 6-осевых систем или 3-осевой системы+ REVO

Соединитель для электродвигателя на данной плате поддерживает бесщёточный или линейный электродвигатель и не аналогичен стандартному соединителю для щёточного электродвигателя.

Чтобы предотвратить проблемы при подаче питания, в состав комплекта включены штепсельный разъём и кожух соединителя.

Комплект шкала / энкодерЧетыре 15-контактных разъёма для жёсткого диска и кожухи соединителя для поддержки подключения входов линеек оси UCC или входов энкодера электродвигателя SPA.Для соединителей, поддерживающих систему UCC2-2 / SPA2-2 на КИМ, оснащённой системой обратной связи по скорости энкодера, потребуются два таких комплекта.
Комплект соединителей для SPA2-2

3 разъёма типа 7W2 для подключения электродвигателя / тахометра.

Один 9-контактный разъём D-типа для аварийного останова.

Соответствующие кожухи для каждого соединителя электродвигателя.

Соединители и кожухи поддерживают соединение электродвигателей осей и систему аварийного останова станка.

Резонансный усилитель мощности тока промышленной частоты.

Тема 4.2. Цепи переменного тока

Тема 4.. Цепи переменного тока Вопросы темы.. Цепь переменного тока с индуктивностью.. Цепь переменного тока с индуктивностью и активным сопротивлением. 3. Цепь переменного тока с ёмкостью. 4. Цепь переменного

Подробнее

Резонанс «на ладони».

Резонанс «на ладони». Резонансом называется режим пассивного двухполюсника, содержащего индуктивные и ёмкостные элементы, при котором его реактивное сопротивление равно нулю. Условие возникновения резонанса

Подробнее

Варианты заданий. Вариант 1

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА Контрольная работа является одной из форм самостоятельной учебной деятельности студентов по использованию и углублению знаний и умений, полученных на лекционных, лабораторных и практических

Подробнее

3.4. Электромагнитные колебания

3.4. Электромагнитные колебания Основные законы и формулы Собственные электромагнитные колебания возникают в электрической цепи, которая называется колебательным контуром. Закрытый колебательный контур

Подробнее

Можно показать также, что

Индуктивно-связанные цепи «на ладони» Магнитная связь между двумя катушками появляется, если их потоки взаимно пронизывают витки (часть витков) друг друга. Потокосцеплением называется произведение потока

Подробнее

Колебательные контуры

Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Мордовский Государственный университет им. Н.

Подробнее

Лекция 2 ЦЕПИ С ДИОДАМИ И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ

109 Лекция ЦЕПИ С ДИОДАМИ И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ План 1. Анализ цепей с диодами.. Источники вторичного электропитания. 3. Выпрямители. 4. Сглаживающие фильтры. 5. Стабилизаторы напряжения. 6. Выводы. 1. Анализ

Подробнее

Открытый банк заданий ЕГЭ

Конденсатор колебательного контура длительное время подключён к источнику постоянного напряжения (см. рисунок). В момент t = 0 переключатель К переводят из положения 1 в положение 2. Графики А и Б представляют

Подробнее

Лабораторная работа 16 Трансформатор.

Лабораторная работа 16 Трансформатор. Цель работы: исследовать работу трансформатора в холостом режиме и под нагрузкой. Оборудование: трансформатор (собирать схему для понижающего трансформатора!), источник

Подробнее

Рисунок 1 Частотная характеристика УПТ

Лекция 8 Тема 8 Специальные усилители Усилители постоянного тока Усилителями постоянного тока (УПТ) или усилителями медленно изменяющихся сигналов называются усилители, которые способны усиливать электрические

Подробнее

С.А. Иванская ЭЛЕКТРОТЕХНИКА

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ СТАВРОПОЛЬСКОГО КРАЯ ГОУ СПО «Минераловодский колледж железнодорожного транспорта» С.А. Иванская ЭЛЕКТРОТЕХНИКА Методические рекомендации по освоению теоретического материала и

Подробнее

Лекция 2.8 Переменный ток

Лекция.8 Переменный ток План:. Введение. Квазистационарные токи 3. Переменный ток через сопротивление 4. Переменный ток через индуктивность 5. Переменный ток через емкость 6. Цепь содержащая индуктивность

Подробнее

Лабораторная работа 5 Резонанс напряжений

Лабораторная работа 5 Резонанс напряжений В механической системе онанс наступает при равенстве собственной частоты колебаний системы и частоты колебаний возмущающей силы, действующей на систему. Колебания

Подробнее

U(t)U(t ) = A e t t U = U in

Задачи и вопросы по курсу «Радиофизика» для подготовки к экзамену С. П. Вятчанин Определения. Дана — цепочка, на вход которой подается напряжение частоты ω. При какой максимальной частоте еще можно считать,

Подробнее

Генераторы LС ГЕНЕРАТОРЫ

Генераторы Среди генераторных устройств следует различать генераторы синусоидальных (гармонических) колебаний и генераторы прямоугольных колебаний, или сигналов прямоугольной формы (генераторы импульсов).

Подробнее

U а) 2 А, б) 5 А, в) 10 А

Тест по электротехнике. Вариант 1. 1.Какие приборы изображены на схеме? а) электрическая лампочка и резистор; б) электрическая лампочка и плавкий предохранитель; в) источник электрического тока и резистор.

Подробнее

, (1) K коэффи- L L U 2 L 2 L 1

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 6 Исследование воздушного трансформатора. Задание на работу.. При подготовке к работе изучить: [5, с. 48-5], [6, с. 7-9]… Построение схемы замещения воздушного трансформатора..3.

Подробнее

RU (11) (51) МПК H02M 7/06 ( )

РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ (19) RU (11) (51) МПК H02M 7/06 (2006.01) 170 594 (13) U1 R U 1 7 0 5 9 4 U 1 ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ (12) ОПИСАНИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ К ПАТЕНТУ (21)(22)

Подробнее

1. Назначение и устройство выпрямителей

Тема 16. Выпрямители 1. Назначение и устройство выпрямителей Выпрямители это устройства, служащие для преобразования переменного тока в постоянный. На рис. 1 представлена структурная схема выпрямителя,

Подробнее

ИЗУЧЕНИЕ ВЫНУЖДЕННЫХ КОЛЕБАНИЙ

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА ИЗУЧЕНИЕ ВЫНУЖДЕННЫХ КОЛЕБАНИЙ Цель работы: исследование зависимости напряжения на емкости и тока в колебательном контуре от частоты вынужденных колебаний ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПОЛОЖЕНИЯ Для

Подробнее

Лекция 5 АНАЛИЗ ДИНАМИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ

4 Лекция 5 АНАЛИЗ ДИНАМИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ План Уравнения состояния электрических цепей Алгоритм формирования уравнений состояния 3 Примеры составления уравнений состояния 4 Выводы Уравнения состояния электрических

Подробнее

Электромагнитные колебания и волны.

Вариант 1. 1. Конденсатор электроемкостью 500 пф соединен параллельно с катушкой длиной 40см и площадью поперечного сечения 5 см 2. Катушка содержит 1000 витков. Сердечник немагнитный. Найти период колебаний

Подробнее

Лекц ия 28 Электромагнитные колебания

Лекц ия 8 Электромагнитные колебания Вопросы. Электромагнитный колебательный контур. Незатухающие колебания. Формула Томсона. Затухающие колебания. Вынужденные колебания в контуре. Резонанс. Добротность

Подробнее

Блоки питания лазеров

Елена Морозова, Алексей Разин Блоки питания лазеров Краткий конспект лекций по дисциплине «Лазерная техника» Томск 202 Лекция Элементная база блоков питания и простейшие схемы на их основе Любой лазер

Подробнее

A1, CN A, US A,

РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ (19) (11) 2 17 378 (13) C1 (1) МПК H03F 3/ (06.01) R U 2 1 7 3 7 8 C 1 ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ (12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ (21)(22) Заявка: 121449/08,

Подробнее

2.2. Метод комплексных амплитуд

.. Метод комплексных амплитуд Гармонические колебания напряжения на зажимах элементов R или вызывает протекание гармонического тока такой же частоты. Дифференцирование интегрирование и сложение функций

Подробнее

КОМПЕНСАЦИЯ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ

Министерство образования и науки Российской Федерации Саратовский государственный технический университет КОМПЕНСАЦИЯ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ Методические указания к лабораторной работе по спецкурсу «Проектирование

Подробнее

Индуктивность контура

Магнитное поле Индуктивность контура. Взаимная индукция. Трансформатор. Явление самоиндукции. Переходные процессы в моменты включения и выключения электрической цепи. Энергия магнитного поля. Колебательный

Подробнее

Тема 1. Линейные цепи постоянного тока.

МЕТОДИЧЕСКОЕ УКАЗАНИЕ 2 системы и технологии» Тема 1. Линейные цепи постоянного тока. 1. Основные понятия: электрическая цепь, элементы электрической цепи, участок электрической цепи. 2. Классификация

Подробнее

1. Основные положения теории

. Основные положения теории…. Предварительная подготовка… 5 3. Задание на проведение эксперимента… 8 4. Обработка результатов экспериментов… 3 5. Вопросы для самопроверки и подготовке к защите

Подробнее

Усилитель мощности СИЭЛ — 1691 — ООО «СИЭЛ»

Максимальная мощность при сопротивлении нагрузки 1 Ом, ВА 200
Максимальная амплитуда входного напряжения, В 8,0
Максимальная амплитуда выходного напряжения, В 22,5
Максимальный выходной ток, А: Максимальный выходной ток, А:
5 Гц – 15 кГц 15 (СКЗ)
DC – 5 Гц 10 (СКЗ)
Частотный диапазон при неравномерности АХЧ не более ±0,5 дБ:
вход постоянный DC – 15 кГц
вход переменный 5 Гц – 15 кГц
Частотный диапазон при неравномерности АХЧ не более ±3 дБ:
вход постоянный DC – 40 кГц
вход переменный 3 Гц – 40 кГц
Входное сопротивление, кОм, не менее 45
Характеристики в режиме источника напряжения (низкое выходное сопротивление).
Максимальное значение коэффициента передачи, В/В
Выходное сопротивление, Ом, не более:
5 Гц – 1 кГц 0,02
DC – 15 кГц 0,05
Коэффициент нелинейных искажений в частотном диапазоне 5 Гц – 15 кГц, %, не более 0,2
Уровень шумов и помех относительно полной мощности, дБ, не более -86
Характеристики в режиме источника тока (высокое выходное сопротивление).
Максимальное значение коэффициента передачи, А/В 8,0 ±10%
Выходное сопротивление, Ом, не менее:
DC – 1 кГц 100
DC – 500 Гц 300
Коэффициент нелинейных искажений в частотном диапазоне 5 Гц – 15 кГц, %, не более 0,3
Уровень шумов и помех относительно полной мощности, дБ, не более -82
Контрольные выходы:
Номинальное значение коэффициента передачи выхода U (напряжение), В/В 0,1
Номинальное значение коэффициента передачи выхода I (ток), В/А 0,1
Сопротивление нагрузки, кОм, не менее 100
Диапазон задания тока срабатывания защиты, А (СКЗ) от 1,5 до 15
Питание: сеть переменного тока напряжением 220 В (+10%/-15%), частотой 50 Гц
Потребляемая мощность, ВА, не более 500
Время непрерывной работы, час 8
Габаритные размеры, мм 140х240х370
Вес, кг, не более 8

Усилители тока и буферы тока

В этой статье мы подробно рассмотрим усилители тока, буферы тока и повторители тока.

Усилитель тока

Введение

A Усилитель тока — это электронная схема, которая увеличивает величину тока входного сигнала на фиксированный множитель и подает его на последующую схему/устройство. Этот процесс называется текущим усилением входного сигнала.

Входной сигнал может быть либо постоянным сигналом, либо изменяющимся во времени сигналом.В идеале, во время этого процесса усиления тока усилитель тока будет поддерживать составляющую напряжения входного сигнала неизменной. Ниже представлена ​​блок-схема типичного усилителя тока.

Формы сигналов на входных и выходных клеммах обозначают величину тока по времени. Обратите внимание, что весь сигнал растягивается (увеличивается) на выходе с фиксированным коэффициентом.

Коэффициент усиления усилителя тока

В электронике «Усиление» — это технический термин, используемый для оценки усиливающей способности усилителя.А поскольку усилитель тока преобразует только текущую составляющую входного сигнала, его усиление зависит от того, насколько он увеличивает ток выходного сигнала по отношению к входному сигналу.

Математически коэффициент усиления усилителя тока представляет собой отношение величины тока, протекающего через его выходные клеммы, к величине тока входного сигнала. Оно обозначается символом A i , и поскольку это отношение, оно не имеет единиц измерения.

Например, если ток от входного сигнала равен 1 мА, а ток, протекающий через выходные клеммы, равен 100 мА, то коэффициент усиления данного усилителя тока будет равен 100 (100 мА/1 мА).Это означает, что на выходе происходит 100-кратное увеличение величины тока входного сигнала.

Коэффициент усиления также может иметь отрицательное значение. Это указывает на то, что выходной сигнал является перевернутой и масштабированной копией входного сигнала.

Характеристики идеального усилителя тока

Для разработки усилителя тока необходимо составить набор правил/характеристик, определяющих его теоретическое поведение. Вот эти идеальные характеристики:

  • Коэффициент усиления по току усилителя (A i ) должен оставаться постоянным для всего диапазона входного сигнала
  • Коэффициент усиления усилителя тока не должен зависеть от условий окружающей среды, таких как температура и влажность
  • Входной импеданс (эффективное сопротивление между входными клеммами) усилителя тока должен быть равен нулю
  • Выходное сопротивление (эффективное сопротивление между выходными клеммами) усилителя тока должно быть бесконечным

В реальных условиях невозможно достичь рекомендованного выше импеданса усилителей тока.Но они используются только в качестве эталонных параметров для разработки почти идеальных схем усилителей тока. На приведенной ниже диаграмме показана модель идеального усилителя тока вместе с практической.

Обратите внимание на сопротивления на входе и выходе усилителя тока в реальном сценарии. Сопротивление, последовательно подключенное к входу, указывает на эффективное сопротивление, создаваемое схемой усиления. Сопротивление, параллельное выходу, означает, что часть выходного сигнала теряется либо из-за механизмов обратной связи, либо из-за внутренних потерь.

Схема усилителя тока

Ниже приведена принципиальная схема простой двухкаскадной схемы усилителя тока, в которой в качестве усилительного элемента используются транзисторы npn и pnp.

Фотодиод поглощает энергию света и высвобождает электроны, тем самым действуя как источник входного тока. Этот ток от фотодиода сначала усиливается транзистором Q1, а затем усиливается транзистором Q2.

Резисторы на базе обоих транзисторов используются для регулировки коэффициента усиления.Количество раз, когда сигнал усиливается, такое же, как каскады в усилителе. Здесь ток усиливается вдвое, так что это 2-каскадный усилитель тока.

Переходя к расчетной части, скажем, i d — это ток, протекающий от фотодиода, а A i1 , A i2 — коэффициенты усиления транзисторов Q1 и Q2 соответственно.

Ток на выходе первого транзистора будет равен А i1 i d , и это будет вход на второй транзистор.Второй транзистор Q2 дополнительно усилит этот сигнал в A i2 раз.

Таким образом, окончательный выходной ток будет равен A i2 A i1 i d , что делает коэффициент усиления всего двухкаскадного усилителя тока равным A i2 A i1 .

Применение усилителей тока

Ниже приведены некоторые практические применения усилителей тока:

  • В системах усилителей современные усилители используются для получения более качественных басов за счет увеличения интенсивности, с которой работают динамики.
  • Усилители тока с переменным коэффициентом усиления используются во многих промышленных производственных системах, таких как станки для лазерной и гидроабразивной резки, для управления интенсивностью производства
  • В сенсорных системах усилители тока используются для усиления слабых входных сигналов для использования в последующих схемах

Текущий буфер

Введение

Токовый буфер — это электронная схема, которая используется для передачи электрического тока от входного источника, имеющего очень низкий импеданс (эффективное сопротивление), к выходным нагрузкам с высоким импедансом.Он предназначен для предотвращения воздействия на источники сигнала из-за любых различий в величине тока, потребляемого выходными нагрузками.

В большинстве сценариев он действует как мост между слабыми входными сигналами (например, сигналами от датчиков) и выходными нагрузками, которые могут потреблять большие токи. Ниже приведена схема идеального буфера тока.

В первую очередь предназначен для устранения влияния выходной нагрузки на входной источник. Таким образом, вы можете думать о буфере тока как о схеме, которая изолирует входные и выходные схемы, позволяя при этом протекать требуемому току к выходной нагрузке, чтобы поддерживать на ней постоянное напряжение.

Практическое использование буфера тока

Рассмотрим схему, использующую датчик LDR для управления роботом. Ток, потребляемый двигателями робота, не является постоянным и зависит от наклона или шероховатости поверхности, т.е. нагрузки на двигатели.

Таким образом, если двигатели напрямую связаны с датчиком температуры с помощью усилителя тока или других подобных драйверов, двигатели иногда могут потреблять больший ток, что влияет на точность датчика. Напряжение на двигателях также изменится, что, в свою очередь, изменит скорость робота.

Чтобы этого не произошло, используются текущие буферы. Они могут обеспечивать требуемый ток для двигателей, не влияя на точность датчика, при этом поддерживая постоянное напряжение на клеммах двигателей, т. е. на выходных нагрузках.

Текущий подписчик

Схема буфера тока с коэффициентом усиления 1 (т. е. входной и выходной токи одинаковы) называется повторителем тока. Это означает, что схема повторителя тока не обеспечивает усиления тока во входном сигнале.

Вам может быть интересно, почему используется схема повторителя тока, поскольку входной и выходной токи повторителя тока одинаковы. Причина в том, что повторитель тока не используется для увеличения выходного тока.

Но он используется для изоляции входных и выходных клемм, позволяя одинаковому току протекать на вход и на выход. По этой причине цепи повторителя тока также называются изолирующими буферами.

Схема цепи буфера тока

Ниже приведена принципиальная схема простого буфера тока MOSFET.

Такое расположение обеспечивает очень низкий импеданс входного сигнала и высокий импеданс на выходной клемме, что делает его почти идеальным буфером тока.

Применение текущих буферов

Ниже приведены некоторые практические применения текущих буферов:

  • В цифровых логических элементах буферы тока используются для изоляции входных сигналов от последующих цепей
  • Токовые буферы используются в высокоточных сенсорных системах для уменьшения влияния колебаний напряжения/тока из-за различных выходных импедансов
  • В приводах двигателей и других электрических исполнительных системах

Усилители тока и буферы тока

На первый взгляд, усилители тока и буферы тока могут показаться похожими.Оба принимают слабый сигнал и выдают более сильный сигнал (с точки зрения тока) на выходе. Но основные отличия заключаются в способе усиления входного сигнала.

Для усилителей тока величина тока на выходных клеммах всегда кратна величине входного тока. Таким образом, зная величину тока входного сигнала, мы можем легко рассчитать ток на выходе, умножив входной ток на коэффициент усиления усилителя.

Это не относится к текущим буферам.Разница в том, что токовые буферы предназначены для обеспечения такого тока, которого требует нагрузка, при поддержании постоянного напряжения на ней. Поэтому, если мы не знаем, какой ток потребляет выходная нагрузка, мы не можем определить, с каким коэффициентом усилитель тока усиливает входной сигнал.

Проще говоря, коэффициент усиления по току буфера тока не является постоянным и изменяется в зависимости от тока, потребляемого выходной нагрузкой, в то время как коэффициент усиления усилителя тока постоянен независимо от выходного устройства.

Похожие сообщения

Транзистор в качестве усилителя

Приложения для операционных усилителей

 

Есть ли разница в значении терминов усилителя мощности и тока?

Я подозреваю, что вы упускаете понятие «выходное сопротивление». Усилитель напряжения имеет некоторое усиление по напряжению, но, вероятно, имеет высокий выходной импеданс. Когда он подключен без нагрузки, он показывает хороший большой выходной сигнал, но как только вы подключаете нагрузку, сигнал исчезает.

Выходной импеданс и импеданс нагрузки вместе действуют как делитель напряжения.

Например, у вас может быть усилитель напряжения, выдающий 20 В в разомкнутой цепи, и его выходное сопротивление 1 кОм. При подключении к нагрузке 100 кОм выходное напряжение будет 20*100 кОм/(101 кОм) = 19,8 В… но при подключении к нагрузке 10 Ом выходное напряжение упадет до 20*10/(1010)=0,198 В. .

имитация этой схемы — схема создана с помощью CircuitLab

Если вы хотите получить некоторую мощность (напряжение * ток) в нагрузку, вам нужен выход высокого напряжения с низким выходным импедансом, чтобы он мог подавать ток и, следовательно, мощность в нагрузку.

В классическом усилителе звука выходной каскад НЕ является «усилителем тока», а повторителем напряжения с низким импедансом. «Усилитель тока» подразумевает, что его выходной сигнал является некоторым линейным кратным его входному току, а это не совсем то, что происходит. Цель последнего каскада — обеспечить достаточный ток для нагрузки, чтобы напряжение нагрузки соответствовало напряжению холостого хода усилителя (чтобы сильно упростить).

Обратная связь также важна. Усилитель использует обратную связь для коррекции своих внутренних нелинейностей и эффекта делителя напряжения от его выходного импеданса, взаимодействующего с импедансом нагрузки.

По мере того, как сопротивление нагрузки снижается, усилитель рассеивает больше мощности/тепла. Максимальная передача мощности в нагрузку (для заданного выходного импеданса) происходит, когда сопротивление нагрузки и выходное сопротивление равны, но это действительно плохая ситуация для усилителя, поскольку он будет иметь недостаточный коэффициент демпфирования. Обычно требуется, чтобы выходной импеданс был значительно ниже импеданса нагрузки, чтобы сохранить стабильность контура обратной связи усилителя и избежать излишнего перегрева усилителя.

Редактировать для невежественных и отрицательных фей. Вот классический и известный дизайн аудиоусилителя от Дуга Селфа.

Обратите внимание на три каскада: входной дифференциальный каскад, который используется для реализации обратной связи, каскад усиления по напряжению в середине, который имеет выходное сопротивление в пару сотен Ом, и, наконец, эмиттерный повторитель (повторитель напряжения с низким выходным импедансом). ). Существует отрицательная обратная связь по напряжению от выхода обратно к входному дифференциалу, в результате чего общий коэффициент усиления по напряжению усилителя с обратной связью составляет около 20.

Резюме: в усилителе в целом реализован источник напряжения с низким выходным сопротивлением. Если вы поместите на него нагрузку 8 Ом, нагрузка получит примерно вдвое больший ток и, следовательно, вдвое большую мощность, чем нагрузка 16 Ом.

Усилитель мощности

Усилитель мощности

Принцип

Этот аудиоусилитель мощности в принципе является «Токовой обратной связью» дизайн (в отличие от большинства усилителей с обратной связью по напряжению), см. рисунок 1 ниже. Входной сигнал подается на входной буфер с коэффициент усиления по напряжению равен единице, а выходное сопротивление R0.

Резисторы RF и RI ослабляют выходной сигнал и делают сеть обратной связи. Разница между входным сигналом и сигнал обратной связи приводит к току ошибки I. Это приводит к токовое зеркало и преобразуется в эквивалентное напряжение на резистор RT, который обычно имеет высокое значение. Это напряжение подается на вывод через выходной буфер, который представляет собой усилитель тока (с коэффициент усиления по напряжению один). CT — компенсационный конденсатор, который обеспечивает стабильность усилителя (и необходимый запас по фазе).Усилители конструкции с обратной связью по току вынесены для усилители, полоса пропускания которых почти не зависит от напряжения усиление. Усилители этого типа имеют очень большую полосу пропускания и очень быстро.

 

Описание схемы

Усилитель, см. принципиальную схему, полностью симметрично построен как усилитель напряжения, затем усилитель тока. Отношение R14/R15 примерно дает усиление замкнутого контура.


Входной каскад состоит из двух JFET в симметричной связи вместо обычных (минимум четыре) биполярных транзисторов.Если один экстракт разница между токами стока для этих дополнительных полей Эффектные транзисторы, в теории усилитель без искажений может быть осуществленный. На практике два транзистора будут разными, что приведет к на разность токов накладываются четные гармонические составляющие. Как это используются биполярные транзисторы в симметричной связи, чтобы сделать дифференциальный ток, они добавят дополнительные нечетные гармонические составляющие. В итоге получается усилитель, напоминающий ламповый усилитель: искажение состоит в основном из компонентов второй гармоники, за которыми следуют третья гармоника и т. д., другими словами, симметричная падающая гармоника компоненты.

Регулировка смещения осуществляется потенциометром P13. То резисторами R1+R2 задают входное сопротивление. Резистор R1 будет вместе с выходным сопротивлением предусилителя и входным Емкость усилителя задает верхнюю граничную частоту. Если предусилитель имеет, например. Выходное сопротивление 600 Ом, частота среза составляет около 2 МГц, что дает эквивалентную входную емкость около 45 пФ.

Полевые транзисторы J11 (N-канал) и J12 (P-канал) выдерживать максимум соответственно 40 В и 20 В для правильной работы, и их внутренние емкости высоки.Использование каскодной муфты в качестве показано решает эти проблемы. Транзисторы Q9/Q10 с общей базой биполярные типы. Также используется «базовое вырождение» с помощью резисторы R3-6 вместо постоянного напряжения на базах транзисторы. Искажения от этих транзисторов очень низкие по сравнению с к относительно высоким (четного порядка) искажениям от эффекта поля транзисторы.

Вместо использования обычного токового зеркала для тока от Q9/Q10, здесь используется усиливающее токовое зеркало.Напряжение на вход усилителя преобразуется в пропорциональный ток в JFET. Этот ток сравнивается с током обратной связи (через R14). То результирующий ток ошибки преобразуется в напряжение на R7 (и R8). Это напряжение ошибки находится на R19 (и R20) с небольшим деградация, так как Q16 (и Q17) работает с постоянным током (и с этим постоянным напряжением база-эмиттер). Ток ошибки усиливается как отношение, заданное R7/R19 (и R8/R20), и преобразуется в пропорциональное напряжение в точке суммирования перед усилитель тока.

Коэффициент усиления разомкнутого контура определяется уменьшенной крутизной полевого транзистора JFET. с локальной обратной связью, умноженной на отношение R7/R19 и, наконец, умножается на двойную нагрузку на базе Q31/Q32. Без резисторами R23 и R24 нагрузка в этой точке зависит как от нагрузки, так и зависит от параметра. Таким образом, эти резисторы определяют коэффициент усиления без обратной связи. примерно до 46 дБ. При усилении обратной связи около 26 дБ обратная связь коэффициент относительно низок: около 20 дБ.

Компенсация опережения используется вместо обычной компенсации запаздывания.Это дает высокоскоростной стабильный усилитель с широкой полосой пропускания, а Звук усилителя не подвергается негативному влиянию компенсационных конденсаторов С25 и С26. Низкое значение компенсационных конденсаторов, в свою очередь, означает более высокое значение скорости нарастания. В этом случае ограничение скорости нарастания не действует. устанавливается до более чем 200 В/с (при включенном входном каскаде). насыщенность).

Усилитель имеет одинаковое усиление без обратной связи и полосу пропускания для всех звуковых частот, так как пропускная способность разомкнутого контура очень высока, около 100 кГц.Это эквивалентно почти равному количеству искажений и одинаковое выходное сопротивление во всем слышимом диапазоне. Выход импеданс почти резистивный во всем звуковом диапазоне, только едва индуктивный на самых высоких частотах (несколько градусов на 20 кГц).

Запас по фазе составляет около 75 градусов при заданном усилении обратной связи. Если требуется более высокий запас по фазе, значения C25 и C26 могут быть вдвое без какого-либо негативного влияния на характеристики усилителя. Линейность хорошая, благодаря использованию «инвертированного» Компаунд-муфта (Q16/Q21 и Q17/Q22).Искажение меньше, чем это было бы, если бы использовалось обычное токовое зеркало (без дополнительного буфер).

В качестве усилителя тока используется обычный эмиттерный повторитель Дарлингтона, выбирается из требований стабильности и линейности, и в то же время обладающие хорошей термической стабильностью. Генератор смещения состоит из компоненты 27-30. Ток покоя устанавливается с помощью потенциометр Р29.

Нерегулируемый источник питания усилителя напряжения — фильтр нижних частот фильтруется с помощью R38 и R39 плюс C40 и C41.Вместе с развязывающие конденсаторы С42 и С43 и обратная связь, фильтр нижних частот фильтрация гарантирует, что пульсации и шумы на питающем напряжении не достигают выход усилителя.

Используемый источник питания для усилителя тока может быть общим для два канала, см. схему (трансформатор не показан).


С это усилитель класса А с общей обратной связью, общий источник питания достаточно, когда фильтрующие конденсаторы достаточно велики.это однако возможно использовать отдельные источники питания для тока и напряжения усилитель, если хотите. В этом случае удалите R38 и R39 и примените напряжение на C40 и C41. Напряжение питания для напряжения усилитель в этом случае может быть примерно на 5 В выше, чем мощность напряжение питания усилителя тока. Таким образом, более высокая выходная мощность достигается без более высокой рассеиваемой мощности (для равное значение напряжения источника питания усилителю тока).

Используя значения в списке деталей, усилитель будет работать 25 Вт. RMS на 8 Ом.Для этого требуется ток покоя 1,25 А. ток покоя может быть увеличен выше этого значения в зависимости от используются радиаторы. Рекомендуется радиатор с минимальной мощностью 0,35 К/Вт. А ток покоя 1,6 А соответствует классу А при работе на полную мощность. выходное напряжение до импеданса нагрузки 6 Ом. С увеличенным напряжение для усилителя напряжения (например, на 5 В выше, чем для тока усилителя, т. е. 30 В), выходная мощность увеличивается до 30 Вт RMS в 8 Ом. Для этого требуется ток покоя не менее 1.4 А. Если ток увеличивается выше этого значения, помните о потребности в охлаждении.

Некоторые результаты измерений


Выходная мощность:
Выходное сопротивление:
Диапазон частот:
Скорость нарастания:
КНИ при 10 В RMS:
Время нарастания/спада:
Чувствительность:
Входное сопротивление:

2×25 Вт RMS
< 35 МОм, 7 градусов (1 Гц-20 кГц)
DC-1.2 МГц
< 200 В/с
0,02 % (200 Гц, 1 кГц и 5 кГц)
< 1 с
0 dBu (0,775 В)
100 кОм//45 пФ

Макет и размещение компонентов отображаются в виде изображений. Размер печатной платы 160×80 мм. Два платы нужны для стерео версии.


Список деталей относится как к печатной плате, так и к блоку питания.

Если у вас есть возможность сделать свои доски, я подготовил заархивированный файл где вы можете найти необходимые файлы.Расширения файлов следующие:

 bot — файл графика Gerber (медные дорожки внизу) 
ctr — файл графика Gerber (контур платы)
lis — текстовый файл (список апертур)
smb — файл графика Gerber (паяльная маска внизу)
sst — файл графика Gerber (шелкография вверху) Метчик
- Напильник Exellon

Описание монтажа

За исключением силовых резисторов, 1/2 Вт металлопленочный оксид можно использовать резисторы с допуском 1 %. Силовые резисторы должны быть неиндуктивные, и в качестве альтернативы они могут быть реализованы путем соединения в металлопленочные оксидные резисторы с параллельной мощностью (например,грамм. 2 Вт). JFET 2SK170BL/2SJ74BL следует использовать для J11/J12. Пара Вместо него можно использовать 2SK147GR/2SJ72GR. Они имеют более высокие внутренние емкости и крутизны и немного более линейны. В возврат цена выше. Значение R7 и R8 выбирают таким, чтобы оно соответствовало ток 7 мА от JFET. Если ток выше, резистор значение должно быть уменьшено. Замена паре 2SC1775/2SA872 используется для Q9/Q10, например. 2SC1815/2SA1015 или 2SC2240/2SA970. То транзисторы Q16/Q17 также можно заменить на 2SA970/2SC2240.2SC3421/2SA1358 используется для (Q30)Q31/Q32. Их можно заменить на 2SC4793/2SA1837. Для всех замен убедитесь, что штифт правильный монтаж транзисторов на печатной плате.

Транзисторы Q21 и Q22 работают при токе номинально 27 мА и должен быть установлен с небольшим радиатором. Транзисторы Q16 и Q17 работают при номинальном токе 4 мА и без радиатора. обычно требуется. Выходные транзисторы, используемые для Q34/Q35, являются всем известная пара 2SC2922/2SA1216 от Sanken.Автор не был наблюдая за любой заменой для них. Они относительно линейны, быстрый и в то же время очень прочный, редкое сочетание. Эти Транзисторы давно появились на рынке. относительно часто используются в коммерческих усилителях, и они относительно дешевый. Они поставляются в редком пластиковом корпусе, что делает их необходимо крепить их непосредственно к радиатору. Это также делается для драйверов (Q31/Q32) и транзистора смещения (Q30). Лучше решение было бы иметь отдельное охлаждение для драйверов, но точка покоя не сильно дрейфует, когда температура стабилизированный.Кроме того, таким образом избавляются от дополнительных радиаторов.

Два параллельных выхода трансформатора перенесены на выпрямители, как показано на схеме блока питания (это должны быть предохранители здесь на случай поломки выпрямителей). Из выпрямителей сделать подключение к общему заземлению на шасси. Заземление фонокорректора терминал подключен к шасси (возле входа) и (земля) экран фонокабеля подключен к печатной плате, на точка с пометкой SG (сигнальная земля).Внутренний проводник фонокабеля подключен к точке печатной платы, отмеченной «IN». Из выход громкоговорителя два провода скручены и закреплены на печатной платы в двух точках, отмеченных «OUT» и «GND». Последний один подключается к минусовому проводу. Громкоговоритель минус выход подключается к шасси. Все соединения должны быть максимально короткими. возможно. Если возникает некоторая нестабильность или шум, высока вероятность того, что причина в плохой проводке (например, контурах заземления).

Пуск и наладка

Рекомендуется использовать переменный трансформатор или регулируемый постоянный ток. генератор напряжения при первом запуске усилителя. Когда напряжение источника питания увеличивается, отрегулируйте выходное напряжение смещения с помощью потенциометра P13, чтобы он был близок к 0 В постоянного тока. Также отрегулируйте ток покоя изначально должен быть минимальным, и увеличить этот медленно с помощью потенциометра P29. Если есть возможность, посмотрите вывод осциллографом, ничего кроме шума быть не должно вот если все ок.При повышении температуры происходит необходима повторная регулировка как напряжения смещения, так и тока покоя (мин. 1,25 А). Напряжение смещения на выходе изменяется, но не должно превышать 30 мВ.

Для полной выходной мощности требуется среднеквадратичное входное напряжение около 0,775 В. Этого должно быть достаточно для самых современных источников сигнала без вынуждены использовать предусилитель. Если требуется более высокий коэффициент усиления, R15 уменьшается (и наоборот). Обратите внимание, что резистор обратной связи R14 должно быть без изменений.Ни одно из хороших свойств усилителя, как полоса пропускания, искажения и скорость нарастания ухудшаются при умеренном изменение R15.

Выходная мощность этого усилителя может быть увеличена до 50 Вт RMS в класса A. Однако потребность в охлаждении велика и не должна недооценен. По мнению автора, настоящий класс A со среднеквадратичной мощностью 25 Вт является достаточно для домашнего использования в большинстве случаев. Усилитель класса А обычно воспринимается более мощным, чем класс B (или A/B).

Обратите внимание:
Этот проект Описание предназначено только для некоммерческого использования.Использование этого документа на сайт и взимание платы за скачивание является нарушением некоммерческого использования и склонны требовать оплаты. Итак, для коммерческого использования, свяжитесь со мной для согласование условий. Однако эта страница может быть загружены для собственного использования и связаны, не нарушая условия некоммерческое использование.

 

Дом

Copyright2020
Кнут Харальд Нигаард

Проект усилителя мощности класса А | Текущий привод

Использование регулируемых регуляторов напряжения

Это новый вид усилителя с крутизной (токовый выход), в котором в качестве выходных устройств используются стандартные регулируемые стабилизаторы напряжения (LM317).Работа 3-контактных регуляторов напряжения в конфигурациях с управляемым источником тока описана здесь (последний раздел). Представленный усилитель способен выдавать хорошую мощность 25 Вт на нагрузку 8 Ом в классе A. Мостовая схема работы значительно повышает эффективность класса A по сравнению с односторонней подачей или напряжением. Требуется только одно напряжение питания +30 В.

Хотя звуковые различия между током и напряжением питания динамиков на порядки больше, чем возможные различия между рабочими классами, эта схема должна быть идеальной для тех аудиофилов, у которых есть оговорки по поводу класса B или общая отрицательная обратная связь.Хотя регуляторы сами по себе являются устройствами с обратной связью, приложенная к ним нагрузка всегда остается резистивной.

Операция

Две пары LM317:s образуют каскад токового выхода, который имеет ток покоя 1,7 А. LM1875 используется для создания фонового потенциала для нагрузки, но не влияет на качество звука, поскольку ток нагрузки контролируется исключительно стадия регулятора.

Операционный усилитель MC34072 с NPN BC550C действует как буфер с единичным коэффициентом усиления для управления нижними стабилизаторами сигнальным напряжением и, в то же время, образует преобразователь напряжение/ток для управления верхними стабилизаторами сигнальным током.Верхние стабилизаторы представляют собой источники тока, управляемые по току, а нижние регуляторы подключены как поглотители тока, управляемые напряжением.

R 163 R 5 ,

P 1 и R и R
6 Поставьте необходимый ток налив для NPN. С подстроечным резистором P 1 можно обнулить постоянный ток, протекающий к нагрузке.

LM1875 работает как инвертирующий усилитель, заставляя два потенциала нагрузки перемещаться симметрично в мостовой конфигурации.Коэффициент усиления не совсем -1, а -1,15, чтобы максимально использовать доступный запас напряжения. Плюсовая клемма динамика подключена к правой стороне.

C 6 и R 14 предназначены для обеспечения стабильности, как и в других топологиях преобразователя. Схема не показала никаких признаков колебаний при любых нагрузках от короткого замыкания до индуктивной проводки и звуковых катушек и при различных уровнях сигнала и питания.

Частотный диапазон используемых регуляторов также вполне достаточен для целей усиления звука. С приведенной выше схемой отклик составляет менее 0,3 дБ вниз на частоте 20 кГц. Нижняя частота среза определяется C 1 с R 3 и R 2

.

Почему два регулятора работают параллельно, а не один? LM350, выдерживающий весь ток? Причины:

— Рассеиваемая мощность слишком велика для одного корпуса ТО-220, версии ТО-3 очень дороги.
— Выходной шум, создаваемый двумя регуляторами, в принципе на 3 дБ ниже, чем от одного устройства. (Поскольку источники шума не коррелированы.)
— LM350 продемонстрировал немного более высокие искажения при требуемых уровнях тока, чем LM317.

Производительность

— Выходная мощность:
при 8 Ом: >25 Вт
при 16 Ом: >15 Вт
— КНИ при 1 кГц:
при 25 Вт: 0,05%
при 1 Вт: 0,045% 20 кГц, невзвешенный): 90-91 дБ
— Мощность в состоянии покоя: 54 Вт
— Эффективность при 25 Вт: 32%
— Входная чувствительность: 0.70 В
— Входное сопротивление: 18 кОм

Полное выходное сопротивление

Измеренное выходное сопротивление усилителя показано ниже. Приблизительно до 4 кГц амплитуда колеблется от 1 кОм до 10 кОм с наклоном до 200 Ом на частоте 20 кГц. Выше 400 Гц Z из обратно пропорциональны частоте (емкостной) и в основном обусловлены C 6 . На более низких частотах ограничивающим фактором становятся свойства линейного регулирования регуляторов.

Режим пониженного энергопотребления

Хорошая и экономичная особенность преобразователя этого типа заключается в том, что его можно использовать в режиме малой мощности при прослушивании только на умеренных уровнях громкости. При переключении резисторов R 11 и R 13 ток смещения регулятора и, следовательно, потребляемая мощность падают вдвое, в то время как усилитель все еще работает нормально, но только с уменьшенной вдвое токовой нагрузкой (и чувствительностью). .Это также уменьшает фоновое шипение, хотя его почти не слышно на обычном расстоянии даже в полном режиме.

Если эта опция реализована, параллельно с R 13 необходимо добавить резистор 330 Ом, чтобы потреблять минимальный ток от регулятора во время работы в режиме выключения.

Если 7 Вт достаточно для выходной мощности, самые правые регуляторы с их связанными резисторами R 6 , R 11 , и R 13 могут быть полностью опущены. R 5 следует уменьшить до 27 Ом, а напряжение питания можно снизить до 20 В.

Приглушение

Как и обычные усилители с токовым выходом, также обычно требуется некоторое приглушение ударов включения / выключения, и эта конструкция не является исключением. Однако в токовом приводе это можно сделать, закоротив динамик вместо отключения. Громоздкие и сами звукоизлучающие реле не нужны, для задачи лучше всего подходят силовые мосфеты.

Схема ниже подходит для этого. Когда управляющий транзистор находится в закрытом состоянии, на затворы полевых МОП-транзисторов подается потенциал питания, поддерживая проводимость полевых транзисторов с низким сопротивлением в открытом состоянии. Когда транзистор становится достаточно проводящим, затворы МОП-транзисторов (и истоки) приближаются к потенциалу земли, который отключает полевые транзисторы, тем самым освобождая клеммы динамика. R 1 с C обеспечивает задержку включения, которая поддерживает приглушение во время включения питания.Когда питание падает, биполярный транзистор должен быть выключен (и полевые транзисторы включены) без промедления. Это достигается быстрой разрядкой C через диод.

Цепь управления, подключающаяся к воротам, может быть общей для всех каналов. При использовании напряжения, отличного от 30 В, необходимо изменить только R 2 , чтобы пороговый уровень оставался примерно на уровне 80 % от полного напряжения.

Два полевых МОП-транзистора необходимы для последовательного соединения, поскольку их внутренние объемные диоды сток-исток не позволяют использовать их в двух направлениях.(По какой-то странной причине никто не производит силовые полевые МОП-транзисторы со свободным доступом к корпусу (подложке).) Стабилитрон на 16 В защищает затворы от любого перенапряжения, а также поддерживает общую точку истока при заданном низком потенциале во время использования.

Доска

Схема платы усилителя показана ниже (без схемы подавления). Необходимо всего несколько соединительных проводов. Две дуги обозначают скачки питания, расположенные на медной стороне. Все дорожки, несущие токи нагрузки, должны быть покрыты лужением для повышения проводимости.

Для жесткости напряжение питания и динамик лучше всего подключать с помощью 3-контактных винтовых клемм (третий контакт оставить фиктивным).

Каждая пара регуляторов может быть закреплена на общем радиаторе даже без слюдяных шайб, если зачерненная поверхность не имеет царапин и, следовательно, достаточно хорошо изолирует.

Питание

Достаточно простого нерегулируемого блока питания базового типа. Для двухканальной работы подходят следующие номиналы компонентов:

— Трансформатор: 200 ВА, 24 В (две катушки 12 В последовательно или катушки 24 В параллельно)

— Выпрямительный мост: 8-10 А, с возможностью теплоотвода

— Конденсаторы: 2 шт. по 10 000 мкФ/50В электролитические параллельно

— Первичный предохранитель: 2 А, инерционный



Примечания

Не заменяйте MC34072 популярными усилителями TL07_ или другими; они не будут работать здесь из-за ограничения входного диапазона.Кроме того, не используйте одиночный корпус MC34071, так как в нем отсутствует защита входа.

Для R 10 R 13 , требуется 2 Вт, но рекомендуется 3 Вт.

Для непрерывного использования радиаторы должны быть больше, чем на картинке. Не используйте никакие мягкие термопрокладки, так как они категорически не подходят для корпусов ТО-220, уступают слюде и даже могут покоробить язычок при затягивании.

Усилители мощности переменного тока (текущий режим)

Описание

Усилители мощности с токовым режимом

Для использования с внешним 0–1 В среднеквадратичным значением.Сигнал

Особенности

Особенности

250P-CR

0 — 0,5A
0 — 1A
0 — 1.5A
0 — 3.3A
0 — 7.5A
0 — 15A

200 В RMS .
100 В действ.
70 В действ.
30 В действ.
13 В действ.
7 В действ.

0 – 400
0 – 100
0 – 45
0 – 9
0 – 1,7
0 – 0,45

70 фунтов.

5,25 дюйма

30 Гц – 5 кГц

250P-CRH

0–1 А
0–10 А
0–50 А
0–200 В эфф.
10 В действ.
2 В действ.
0,5 В действ.

0 – 10
0 – 1
0 – 0,04
0 – 0,0025

70 фунтов.

5.25 «

5.25″

30 Гц — 5 кр

500p-cr

0 — 1a
0 — 2a
0 — 3а
0 — 6.6а
0 — 15а
0 — 30а

200в RMS.
100 В действ.
70 В действ.
30 В действ.
13 В действ.
7 В действ.

0 – 200
0 – 50
0 – 22,5
0 – 4,5
0 – 0,85
0 – 0,23

72 фунта.

5,25 дюйма

30 Гц – 5 кГц

500P-CRH

0 – 2 А
0 – 20 А
0 – 100 А
0 – 400 В эфф.
10 В действ.
2 В действ.
0,5 В действ.

0 – 50
0 – 0,5
0 – 0,02
0 – 0,00125

72 фунта.

5.25 «

5.25″

30hz — 5 кр

1000P-CR

1000P-CR

Клиент Укажите выходной ток до 20А

150 фунтов.

14 «

30HZ — 5 кГц

1000P-CRH

Клиент Укажите выходной ток до 400A

150 фунтов.

14 «

30″

30hz — 5 кр

1500P-CR

1500P-CR

Клиент Укажите выходной ток до 30А

170 фунтов

14 «

30 Гц — 5 кГц

1500P-CRH

клиент Укажите выходной ток до 800A

170 фунтов.

14 «

14″

30 Гц — 5 кр

3000p-cr

3000p-cr

клиента Укажите выходной ток до 40А

200 фунтов.

17 «

30HZ — 5 кГц

3000P-CRH

Клиент Укажите выходной ток до 1500A

200 фунтов.

17 «

17″

30 Гц — 5 кгз

Ассортимент — любой диапазон до 1500 ампер. :

115 или 230 В, 50 Гц / 60 Гц для небольших устройств

Регулировка:

1% от сети и нагрузки

Частотная характеристика:

от 30 Гц до 5 кГц для стандартной модели, до 500 кГц для специальных моделей.

Защита от короткого замыкания:

Термостат с автоматическим сбросом

Искажение:

0,3% в среднем диапазоне

Диапазон коэффициента мощности:

От +0,7 до -0,7 для полной мощности; до нуля при пониженной мощности

Введение в усилители мощности

 

Усилители мощности

Схемы усилителя

составляют основу большинства электронных систем, многие из которых должны производить большую мощность для управления некоторым устройством вывода.Выходная мощность аудиоусилителя может быть от менее 1 Вт до нескольких сотен Вт. Усилителям радиочастот, используемым в передатчиках, может потребоваться выходная мощность в тысячи киловатт, а усилителям постоянного тока, используемым в электронных системах управления, также может потребоваться высокая выходная мощность для привода двигателей или приводов многих различных типов. В этом модуле описываются некоторые часто встречающиеся классы выходных цепей мощности и методы, используемые для повышения производительности.

Усилители напряжения, описанные в Модуле усилителей 1, Модуле 2, Модуле 3 и Модуле 4, могут увеличивать амплитуду сигнала во много раз, но сами по себе не могут управлять устройством вывода, таким как громкоговоритель или двигатель.

Например, усилитель напряжения может иметь коэффициент усиления 100 и быть в состоянии усилить сигнал 150 мВ до амплитуды 15 В, и вполне возможно, что усилитель может подавать этот сигнал 15 В на нагрузку, скажем, 10 кОм, но если нагрузка изменить на значение 10 Ом, усилитель напряжения не сможет обеспечить дополнительный ток, необходимый для поддержания выходного напряжения 15 В на 10 Ом.

Аналогично, усилитель тока может иметь коэффициент усиления 100 и быть в состоянии усилить сигнал 10 мкА до 1 мА при очень низком выходном напряжении, но не может обеспечить сигнал 1 мА, скажем, при 10 В.

В любом случае усилитель напряжения или тока не имеет достаточной МОЩНОСТИ (вольты V x ток I). Усилители напряжения и тока могут использовать небольшие транзисторы и не потреблять большое количество энергии от источника питания, чтобы часто и очень сильно усиливать сигналы. Однако маленькие транзисторы, которые они используют, имеют очень маленькую площадь перехода и поэтому не могут справиться с мощностью, необходимой для питания некоторых выходных устройств без перегрева.

Что такое сильноточный усилитель? (с изображением)

Как и все усилители, сильноточный усилитель принимает аудиосигнал и увеличивает его размер и мощность.Уникальные возможности сильноточного усилителя заключаются в типе мощности, которую он выдает. В то время как мощность всех усилителей представляет собой комбинацию силы тока и напряжения, сильноточные усилители могут генерировать большую силу тока. Это позволяет им как управлять более сложными динамиками, так и управлять большим количеством динамиков одновременно.

Сильноточные усилители, которые можно использовать с системами громкой связи, могут воспроизводить громкие и точные звуки.

Ценность сильноточного усилителя становится ясной только при базовом понимании того, из чего складывается мощность. Сигнал, который выдает усилитель, обычно выражается в ваттах и ​​состоит из комбинации напряжения и силы тока. Напряжение измеряет, какое «давление» имеет поток энергии, а сила тока измеряет, сколько электронов на самом деле течет по проводу в данный период времени. Расчет мощности производится путем умножения напряжения на силу тока. Например, в то время как слаботочный усилитель может генерировать 100 Вт, посылая по проводу 4 ампера тока при 25 вольтах, сильноточный усилитель будет посылать 16 ампер тока при 6.25 вольт.

Импеданс является ключевой переменной, определяющей, будет ли сильноточный усилитель работать лучше всего в данной ситуации. Импеданс, обычно измеряемый в омах, измеряет, насколько динамик сопротивляется посылаемому на него сигналу. Для громкоговорителей с более низким импедансом требуется источник питания с более высоким током, в то время как для громкоговорителей с более высоким импедансом требуется относительно меньший ток и относительно большее напряжение.Звуковая система с динамиками с низким импедансом обычно выигрывает от сильноточного усилителя.

Низкий импеданс обычно возникает в двух случаях. Во-первых, это динамики высокого класса, многие из которых, например, большие электростатические «ленточные» динамики, специально разработаны с низким импедансом.Это также происходит, когда к одному каналу усилителя подключено много динамиков. Два динамика с импедансом 8 Ом, что является нормой для бытовой электроники потребительского класса, соединенные последовательно, будут давать усилителю импеданс 4 Ом. Подключение нескольких динамиков к одному каналу усилителя также часто встречается в системах громкой связи (PA).

Вообще говоря, слаботочные усилители меньше, легче и дешевле в производстве.Сильноточные усилители обычно больше и тяжелее, а также дороже. Однако в обмен на дополнительную стоимость и большие размеры они обеспечивают лучшую производительность при нагрузках с низким импедансом. Они также могут использовать свою сверхтоковую мощность для подачи большей мощности на нагрузки со средним и высоким импедансом, чтобы лучше воспроизводить пики громкости в музыке и другом материале.

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.