Előadás № 18 - hatásfokozó elektromos jeleket

18.1. alapvető meghatározások

Eszköz, ahol egy kis költség, ha működés-ellenőrzés elektromos lényegesen nagyobb energia, az úgynevezett fokozó anyagok.

Erősítők széles körben használják különböző területeken a tudomány és a technológia. A készítmény tartalmaz egy erősítő erősítő (aktív) elem, passzív alkatrészek és a tápegység. Cél erősítő elem - konvertáló RE-cal energiaellátás az energia a felerősített jeleket. Erősített jelet szolgáltatott az erősítő bemeneti, elvégzi az átalakítást uralni a folyamatot. Az eredmény-kimeneti jel függvényében a bemenő jelet. Power-CIÓ kimenő jel miatt tápegység sokszor nagyobb, mint a hatalom a felerősített jelet. Az erő erősített jelek akkor hasadó terhelés, amely tartalmazza a kimeneti erősítő áramkör. Passzív erősítő elemeket használunk, hogy a kívánt üzemmód az erősítőelemnek és valamilyen más célra.

Az erősítő lehet leírni négypólus 2, NYM bemeneti kapcsai, amely össze van kötve egy jelforrást 1, és a kimeneti - töltet 3 (lásd 18.1 ábra.). Ha az egyik erősítő eleme az erősítő nem biztosítja a kívánt erősítés sig-Nala használ több erő-ing elemek azokat összekötő sorok közötti ezekkel vagy más összekötő elemek, ellenállások, Transfrm

ormatorov et al. egy merevítő elem és elemek ehhez kapcsolódó nazyvayutusilitelnym k'as-Kadom.

Az erősítő is három csoportba sorolhatók: feszültség erősítők, áram és teljesítmény. Konvencionális ezt a felosztást összefügg az a tény, hogy minden hatalom végső soron növeli erejét.

A természet a felerősített jel erősítő különbséget harmonikus szaki és pulzus jeleket. És mint egy sor abszolút értékeinek felerősített frekvenciájú jelek - DC erősítők (frekvenciasáv nullától a felső üzemi pont), az AC, évad Coy gyakorisága, középfrekvenciás, alacsony frekvenciájú (hangfrekvenciás erősítő) szélessávú erősítők. . Attól függően, hogy a használata erősítő elemek - Transistor, lámpa, LED, mágneses, stb függően használatának köztes csatlakozások galvanikusan összekapcsolt erősítő (ez közvetlen vagy potenciometriás kötés; kaszkád ezzel összefüggésben javíthatja nemcsak változó összetevői a jelenlegi és a jelfeszültség, hanem egy DC összetevőt); egy ellenállás-kondenzátor (RC) kapcsolási (kondenzátor egy elválasztó elem, amely nem pro-hagyja, hogy egy egyenáramú összetevője a feszültség kimeneti áramkör a bemeneti szakasz a következő szakasz); transzformátoros; A kommunikáció révén a rezgőkör.

18.2. Kulcsfontosságú teljesítmény fokozók

A növekvő elektromos jelek elkerülhetetlenül neko-torye kimeneti hullámforma eltérés a forma bemenet, koto-rozs nevezett torzítás. A tulajdonságait az erősítőt és egy akció-zheniya be őket, hogy jellemezze a változók száma, amelyeket gyakran nevezik a show-telyami. A fő paraméterek a következők.

Bemeneti erősítő - bemeneti feszültség Ube. tokIvh. és a teljesítmény Pin. ahol az erősítő küld egy előre meghatározott teljesítmény a terhelés, a feszültség vagy áram, és az erő-bemeneti impedanciája Z Mondja Rin. amely bizonyos esetekben lehet tekinteni aktív, egyenlő NYM Rvx.

Output erősítő - kimeneti teljesítmény Pp jelet. Ön hasadó terhelés esetén a kimeneti feszültség Un vagy áram In az erősítő, a számított terhelési impedancia Z H. erősítő kimeneti impedanciája Z Vix. Ez általában feltételezik, hogy a terhelés nem teljes körű, azaz a. E. Az ellenállás aktívan Rd. majd

Attól függően, hogy az erősítő típusát különböztetjük meg: feszültség erősítés

áramerősítést

és teljesítmény erősítés

Együtthatók K U és K I - komplex értékek, a kimeneti és bemeneti feszültségek és áramok fázisban eltolt egymáshoz képest miatt a reaktív komponens az ellenállás az erősítő és a terhelés áramkörök:

ahol K - az erősítés modul; φ - közötti fáziseltolás a kimeneti és a bemeneti feszültség (áramok) erősítő.

Ha az erősítő egy többlépcsős, a teljes nyereség a termék a nyereség az egyes fokozatok:

Gyakran a nyereség modulok fejezzük logaritmikus egységekben - decibelben (dB):

A teljes erősítő erősítését szakaszában, amikor az erősítés tényező decibelben, egyenlő összegű kártya-CIÓ együtthatók szakaszból áll:

Hatékonyság (d f ...) a kimeneti erősítő áramkör-CIÓ elem - teljesítmény arány a kimeneti jel PH elfogyasztott én kimeneti áramkör a tápegység kimeneti áramkör:

Lineáris torzulások jelenléte által okozott az erősítő áramkör, rea tive elemek - kondenzátorok és induktivitások, soprotiv-Leniye amely függ a frekvencia. Mivel ez a lineáris elemek, az úgynevezett lineáris torzítást.

A bemeneti jel bármilyen alakú lehet reprezentálni összege harmonikus szaki jelösszetevõket különböző frekvenciájú és a stressz-schihsya egyenlőtlenül, t. E. Különböző nyereséget. Ilyen torzulások nevezik frekvencia. Ezen túlmenően, harmonikus komponensek a jel áthalad az erősítő közben változik időben Vågå vezet time shift a kimenet-osztó Wuxi, t. E. torzítás merülnek fel, hogy a hívás fázisban.

Frekvencia torzítás által becsült amplitúdó-frekvencia (frekvencia) jellemző (frekvenciamenete) az erősítő, ami egy hidat modul függését az erősítés K f frekvencia (vagy a körfrekvencia ω) (ábra. 18.2). Ha az erősítő nem voltak torzítás, frekvenciamenet lenne egy egyenes vonal 1 párhuzamos az X tengellyel, azaz. E. egyformán felerősített jelek frekvenciája 0-tól ∞.

Ha M = 1, nem deformációra. Az M nagyobb, mint egy, annál nagyobb a torzítás által bevezetett erősítőt. Frekvencia együttható követelés zheny-relatív egységekben és logaritmikus idézésben. Az arány közöttük:

Általában céljától függően az engedélyezett frekvencia, erősítő torzulások tartományba esnek a századmásodperc decibel - néhány decibel.

Fázis torzítás mérve a fázis-frekvencia jelleggörbe-ke (PFC) - attól függően, hogy a szög a fáziseltolódás φ közötti kimeneti és a bemeneti feszültség az erősítő az f frekvencia (vagy a körfrekvencia ω) (ábra 18.3.). A szaggatott vonal mutatja. 18.3 ábra a fázis válasz az erősítő nélküli fázis torzítás - egy átmenő egyenes a származási. Az erősítő jel fázisát torzulások nem fontos, mert nem érzékeli a fül, ha hallgat a beszéd és a zene. Erősítőkkel, pulzusjeleket befolyásolja az alak a jelek erősíthető.

P

és az átmeneti torzítás. A lineáris erősítőt az impulzus jelek által okozott torzulásának tranziensek az erősítő áramkörök tartalmazó reaktív elemek, valamint bizonyos tehetetlenség erősítőelemet. Ezek az úgynevezett tranziens torzulásokat és mérik az átmeneti jellegzetes-tic. képviselő függését-dence a pillanatnyi értékének a kimeneti feszültség Vout-láb (vagy Iki áram) származó jel t idő, amikor ellátó hogy az erősítő bemeneti pillanatnyi vagy áramlökés. Ábra. 18,4, és mutasd meg impulzus jut a bemeneti erősítő. Tranziens válasz képviselt Lena látható. 18.4 b. Átmeneti torzulás van osztva torzítás sza-nek és a pulzus torzítás csúcsokat. A kényelem kedvéért, ezek általában tekintik a különböző frekvencia régiók: a tranziens válasz a kis- alkalommal (magas) megítélni szélén torzítás-Niyah (ábra 18,4 in.) A tranziens válasz nagy idők (aluláteresztő) megítélni a torzítás-Niyah csúcsok (ábra. 18,4 g).

első torzulások jellemzik létrejöttekor és felszabadulását tust Af az első impulzus. Stabilizációs idő - egy olyan időintervallumot, amely alatt az impulzus kimeneti feszültség növekszik 0,1-0,9 annak állandósult érték Uust:

Kibocsátási elülső Af jellemzi az arány a különbség a legnagyobb és egyenletes Umah Uust kimeneti feszültség állandósult érték Uust:

Distortion planáris impulzus csúcs jellemzi az arány a különbség a steady-state t0 időpontban érték Uust kimeneti feszültség értéke Umin és feszültség a T1 időpontban. elért egy idő után T = t1 -t0. steady-state értékét a kimeneti feszültség:

Megengedett tranziens torzítás függ az erősítő eszközök és a műszaki adatoknál megadott rajta.

Frekvencia, fázisátalakulás jellemzőit és lineáris-CIÓ az elektromos áramkörök egyedileg van egymással (az egyik a két jellemző határozza meg a másik), így segítségével grafikus módszerek kísérletileg kapott, például amplitúdó és fázis jellemzői konstruálható tranziens válasz.

A belső zaj (interferencia) az erősítő. Ez jelzi, hogy az erősítő kimenet, a jelenlegi és a távollétében a felerősített jelet a bemenetére. Feszültség saját erősítő zaj korlátozza az érzékenység, a zaj miatt nem lehet önkényesen felerősítik kis jeleket.

A belső zaj keletkezik elsősorban a hő, a démon-tisztességes mozgást az elektronok az áramköri elemeket, és a véletlenszerű termikus mozgás a töltéshordozók a bázis terület bipoláris tranzisztorok. A belső zaj által becsült zaj hányados egyenlő az arány a zaj teljesítmény erősítő kimenetére Rsh.vyh zajteljesítmény a bemenetén Psh.vh. szorozva a nyereség Kp hatalmi

A dinamika tartomány az erősítő lerakódásai jellemeznek a tartományban a feszültség jel, hogy az erősítő amplifikálására képes, anélkül, hogy interferencia és a torzítás és meghaladja az arányszám a maximális bemeneti feszültség U max Rin a minimális feszültség Uvhmin:

Dus általában decibelben, dB majd Dus = 20lg Dus.

A dinamika tartomány az erősítő határozza meg amplitúdója jellemző erősítő ha - attól függően, hogy a végső értéket, akkor Khodnev napryazheniyasignala a bemenet (lásd: Ábra 18,5.). Ideális esetben-dimenziós esetben, ez a jellemző egyenesnek kell lennie, a dőlésszög egyenlő az abszcissza arctgKU egy adott frekvencián. A kis és a nagy értékeket a bemeneti feszültség eltér a lineáris karakterisztika az első esetben a kimeneti feszültség az erősítő határozza meg a feszültség az intrinsic zaj a kimeneti Un áramkört. Második - sávgörbe torzul, mert Wuxi-MENT faktor az erősítő miatt csökken a nemlineáris torzulások által bevezetett az erősítőközeg-E erősítő elemek. Ábra. 18.5 arra utal, hogy az erősítő-tanácsos, hogy élvezze a hatótávolsága Uvhmin Uvhmax. Általában, hogy biztosítsák a hangterjedéssel-hullám oszcilláció elegendő din-namic tartományban volt 60 dB.

H

elineynye torzítás. Ez a torzulás a felerősített jel a kimeneti miatt nemlinearitás az áram-feszültség jellemzőit az egyes elemek az erősítő áramkör (amplifikálására elemek, tekercsek ferromágneses magot, transzformátorok és hasonlók. D.). Az ok a jelentős nemlineáris torzítás-TION helytelen lehet választás a kiindulási helyzetbe a dolgozó-TION tranzisztor pont túl nagy az amplitúdó a bemeneti jel helytelenül kiszámított induktivitást. A nemlineáris torzítás alkalmaznak a bemeneti az erősítő-tiszta sinusoi további jelet okoz a megjelenése kimenetén a magasabb harmonikus-nikai komponenseket, amelyek torzítják a bemeneti hullámforma. Becsült nemlineáris harmonikus torzítási tényező (százalék):

ahol - hatású volt (amplitúdó) értékek az első, második, harmadik. n-edik harmonikus you-Khodnev áram és feszültség. Megengedett értéket nick-harmonikus tényező céljától függ az erősítő. Hogy fokozza a beszéd és a zene minősége másodlagos harmonikus torzítása mintegy 2%.