Основи електроніки (стр. 17 )

Оскільки корисною є лише потужність, що виділяється в вихідному ланцюзі за рахунок змінної складової вихідного струму, а споживана потужність визначається значно більшою постійною складовою, к. к. д. підсилювального каскаду в режимі А не перевищує 20-30%. Зазвичай в цьому режимі працюють каскади попереднього посилення і малопотужні кінцеві каскади.

В режимі класу В напруга зсуву Uвхо вибирають таким чином, щоб точка спокою р перебувала майже на самому початку прохідної динамічної характеристики (рис. 20, б). При наявності вхідного сигналу струм у вихідному ланцюзі каскаду посилення протікає протягом половини періоду зміни напруги сигналу, що визначає його пульсуючу форму з кутом відсічення

Кутом відсічення називають зміну фазового кута підсилюючого сигналу за час, протягом якого вихідний струм змінюється від максимального до нульового значення. Менша постійна складова вихідного струму (при відсутності вхідного сигналу струм, потрапляючий від джерела живлення, майже дорівнює нулю) обумовлює високий к. к. д. підсилювача, що досягає 60-70%. Однак режим класу В характеризується відносно великими (у порівнянні з класом А) нелінійними спотвореннями.

У деяких випадках використовується проміжний режим АВ (проміжний між зазначеними режимами А і В).

При роботі підсилювального каскаду в режимі класу С напругу зсуву Uвхо вибирають такої величини, при якій точка спокою знаходиться лівіше початку прохідної динамічної характеристики (рис. 20, в). При цьому струм спокою вихідного ланцюга дорівнює нулю. Тут і ККД досягає 85%. Цей режим застосовується в кінцевих каскадах великої потужності, які мають вибіркове навантаження (резонансний LС-контур). Такий характер навантаження дозволяє значно зменшити рівень нелінійних спотворень вихідного сигналу, який тут ще більший, ніж той що вноситься підсилювачем класу В.

4.9 Багатокаскадні підсилювачі.

Багатокаскадні підсилювачі використовуються у випадку, коли одиничний каскад не забезпечує заданої величини підсилення по напрузі, струму чи потужності. При цьому підсилювач може містити як однотипні так і різнотипні каскади. Якщо наприклад підсилювач повинен забезпечити в загрузці задану потужність, а джерелом вхідного сигналу є датчик з потенціальним виходом, то попередній каскад підсилення ( чи декілька каскадів) виконується по схемі підсилення напруги, а кінцевий каскад - по схемі підсилення потужності. Коефіцієнт підсилення багато каскадного підсилювача з однотипними каскадами визначається

При побудові багато каскадного підсилювача оним з основних питань є узгодження каскадів без помітної втрати величини підсилення. В цьому відношенні схема ОБ яка має малий вхідний і великий вихідний опір найбільш підходяща з точки зору підсилення напруги чи потужності. Підсилюючий каскад по схемі ОК, який має великий вхідний і малий вихідний опір має кращі данні, але виконує допоміжну роль через відсутність підсилення напруги. Тому частіше всього як окремі каскади багато каскадного підсилювча використовується схема з ОЕ, яка по вхідному і вихідному опорах займає проміжне положення, але має значне підсилення по потужності.

Для узгодження опорів каскадів в підсилювачах широко використовують зворотний зв'язок.

ЛЕКЦІЯ 5

ЕЛЕКТРОННІ ВИПРЯМЛЯЧІ

5.1 Випрямні пристрої

Значна частина елементів електронних пристроїв споживає електричну енергію у вигляді постійного струму. Джерелами постійного струму можуть служити гальванічні елементи, акумулятори, термоелектрогенератори, електромашини постійного струму і випрямлячі.

Найбільш поширеним джерелом постійного струму є випрямляч - пристрій, що перетворює змінний струм в постійний.

Випрямляч в більшості випадків складається з таких елементів (рис. 1):

силового трансформатора (або автотрансформатора), який служить для підвищення або пониження напруги мережі до потрібної величини;

одного або декількох вентилів, що володіють односторонньою провідністю струму і виконують основну функцію випрямляча - перетворення змінного струму в постійний;

згладжуючий фільтр, що зменшує пульсацію випрямленого струму.

У багатьох пристроях, де пред'являються підвищені вимоги до сталості випрямленої напруги, а також при значних коливаннях напруги мережі в поєднанні з випрямлячами застосовують стабілізатори постійної і змінної напруги.

Рис. 1

 

Рис.1

В схему випрямляча, крім цих основних елементів, можуть входити різні допоміжні пристрої, призначені для регулювання випрямленої напруги, включення і виключення випрямляча, захисту випрямляча від пошкоджень при порушеннях нормального режиму роботи, контрольно-вимірювальні прилади і т. п.

В даний час використовуються різноманітні типи випрямлячів, які класифікуються за кількістю фаз випрямляючого змінного струму, типу вентилів, схемою їх включення та іншими показниками.

Для живлення різних вузлів і блоків електронної апаратури найбільш часто застосовуються випрямлячі, розраховані на невеликі потужності і які працюють від однофазної мережі змінного струму. Такі випрямлячі називаються однофазними. Вони діляться на: а) однонапівперіодні, в яких струм через вентиль проходить тільки протягом одного напівперіоду змінної напруги мережі; б) двохнапівпериодні, в яких струм проходить через вентиль протягом обох напівперіодів; в) схеми з помноженням напруги.

В сучасних випрямлячах в якості вентилів найчастіше використуються напівпровідникові діоди.

5.2 Однонапівперіодний випрямляч

Рис. 2

Схема однонапівперіодного випрямляча з активним навантаженням представлена на рис. 2, а. У цій схемі струм через вентиль і опір навантаження протікає тільки протягом половини періоду змінної напруги U2 що діє на затисках вторинної обмотки трансформатора. Як видно з рис. 2, б, такий струм має пульсуючий характер, тобто протікає в одному напрямку і змінюється за величиною від максимального значення І2т до нуля.

Показана на рис. 2, б постійна складова випрямленого струму І0 являє собою середнє значення струму, що протікає за період через опір навантаження Rн. Скориставшись графіком, наведеним на рис. 2, б, можна записати рівність

Якщо струм і2 змінюється за синусоїдальним законом , то

Постійну складову випрямленої напруги U0 на навантажувальному опорі можна знайти за законом Ома:

Якщо знехтувати внутрішнім опором діода для прямого струму, то падіння напруги І2т можна вважати рівним максимальній напрузі на затисках вторинної обмотки трансформатора:

Тому

Замінивши амплітудне значення напруги U2m його діючим значенням (), отримаємо

Таким чином, постійна складова випрямленої напруги Uо на навантаженні значно менша діючої напруги U2 на затискачах вторинної обмотки трансформатора. Зазвичай значення напруги Uо так само, як величина струму І0, задається при розрахунку випрямляча. Знаючи Uо, можна знайти необхідну величину змінної напруги U2 на затискачах вторинної обмотки силового трансформатора. Якщо напруга мережі Uс відома, то коефіцієнт трансформації силового трансформатора, необхідний для забезпечення заданої напруги Uо на навантаженні, повинен бути рівний

З розгляду роботи схеми випливає, що в негативний напівперіод діод знаходиться під напругою, діючою на затискачах вторинної обмотки трансформатора. Отже, найбільша зворотня напруга, прикладена до діоду, виявляється рівною

тобто зворотна напруга на діоді більше ніж в 3 рази перевищує випрямлену напругу на навантаженні.

Підбираючи діод для роботи в однонапівперіодній схемі, необхідно стежити за тим, щоб

де Uобр. доп - максимально допустима зворотна напруга обраного діода.

Якщо ця нерівність не виконується, необхідно або взяти діод з більш високою допустимою зворотною напругою, або включити кілька однотипних діодів послідовно. Кількість послідовно з'єднаних діодів підраховується за формулою

При підборі діода необхідно стежити за тим, щоб середнє значення струму Іср, який проходить через діод, не перевищувало допустимого середнього значення струму цього діода Іср. доп, тобто

Середнє значення струму діода в однонапівперіодній схемі

Тому необхідно, щоб

Якщо ця нерівність не виконується, то необхідно підібрати діод з більш високим значенням Іср. доп або включити кілька однотипних діодів паралельно один одному. Кількість діодів визначають за формулою