Б. Неинвертирующий усилитель

 

Данная схема в отличие от предыдущей не изменяет фазу входного сигнала.

Поскольку UВХ и UОС подаются на разные входы, то для идеального ОУ можно записать: UВХ = UВЫХ·R1 ⁄ (R1 + RОС), откуда коэффициент усиления по напряжению неинвертирующего усилителя:

KU = 1 + RОС ⁄ R1

Для неинвертирующего усилителя на реальном ОУ полученные выражения справедливы при глубине ООС А >10.

Входное сопротивление неинвертирующего усилителя RВХ велико и определяется глубокой последовательной ООС и высоким значением RВХ(ОУ):

RВХ = RВХ(ОУ) · KU(ОУ) · R1 ⁄ (RОС + R1)

Выходное сопротивление неинвертирующего усилителя на ОУ определяется как для инвертирующего, т.к. в обоих случаях действует ООС по напряжению:

RВЫХ = RВЫХ(ОУ) · RОС +R1
КU(ОУ) R1

Расширение полосы рабочих частот в неинвертирующем усилителе достигается также,как и в инвертирующем, т.е. ƒВ = ƒ1 · RОС ⁄ R1

Помимо инвертирующего и неинвертирующего усилителей на основе ОУ выполняются различные устройства, некоторые из них будут рассмотрены ниже.

 

- 11 -

 

2. усилители режима класса D

 

В настоящее время известны более десятка разновидностей режимов работы усилителей, но массовое практическое применение нашли только некоторые из них.

Класс А — активный элемент открыт в течение всего периода синусоидального входного сигнала.

Класс B — активный элемент открыт в течение полупериода синусоидального входного сигнала.

Класс AB — активный элемент открыт в течение более чем 50%, но менее чем 100% периода синусоидального входного сигнала.

Класс D — активный элемент работает в ключевом режиме.

Режим D называется ключевым режимом (режим переключения), когда усилительный элемент может находится только в одном из двух крайних состояний: режиме насыщения или режиме отсечки.

В режиме отсечки транзистор полностью закрыт, и ток через него не протекает IК ≈ 0, мощность практически не рассеивается и потерь энергии нет.

В режиме насыщения транзистор полностью открыт, и через него протекаем максимальный ток Imax ≈ Ek / Rk, но падение напряжения на нём ничтожно мало U ≈ 0поэтому мощность рассеивания транзистором тоже близка к нулю.

В ключевом режиме потери энергии в усилительном элементе очень малы – к.п.д приближается к 95%. Поэтому усилители класса D весьма перспективные ввиду очень высокой экономичности. Разумеется, при такой эффективности нагрев выходных транзисторов практически отсутствует, что позволяет создавать очень маленькие и экономичные усилители с низким уровнем шума (85 дБ) и малым коэффициентом гармоник (КГ = 0,01%.)

К классу D относятся усилители с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ). На Рис.16 изображена структурная схема такого усилителя, а на Рис.17 осциллограммы в характерных точках.

 

Рис.16 Структурная схема усилителя класса D.

 

Входной сигнал UВХ усиливается в каскадах предварительного усиления микросхемы D1, охваченной ООС через резистор R2. Дальше он подается на неинвертирующий вход компаратора КП, выполненный на операционном усилителе D2 (Рис 17а).

Генератор Г вырабатывает последовательность прямоугольных импульсов UГ с постоянной частотой (называемой несущей) FН = 50 … 300 кГц, превышающую верхнюю частоту звукового диапазона FВ = 20 кГц не менее чем в 2 раза (Рис.17б). Эти импульсы преобразуются в пилообразные (треугольные) UИ в инеграторе ИНТ с помощью интегрирующего конденсатора С1 и подаются на инвертирующий вход компаратора КП на микросхеме D2, выступающий в роли модулятора (Рис.17в).

 

- 12 -

Компаратор сравнивает входное напряжение UВХ и напряжение пилообразных импульсов UИ. Когда UВХ ˂ UИ цифровой выход компаратора КП переключается в состояние логического нуля «0», если UВХ ˃ UИ выход КП переключается в состояние логической единицы «1».

Как видно на Рис.17г на выходе компаратора КП появляется последовательность прямоугольных импульсов UШИМ, в которых длительность импульсов изменяется пропорционально входному сигналу UВХ (ШИМ-сигнал). Таким образом, компаратор обеспечивает широтно-импульсную модуляцию, изменяя скважность импульсов пропорционально амплитуде входного сигнала, (взятым через промежутки времени, соответствующие периоду несущей частоты).

Усилитель мощности УМ, работая в ключевом (импульсном) режиме, усиливает ШИМ-сигнал до необходимой мощности РН.

Для обратного преобразования импульсного ШИМ-сигнала UШИМ в аналоговый UВЫХ применяется качественный фильтр нижних частот ФНЧ(L1C2), который подавляет несущую частоту, ее гармоники и побочные составляющие спектра модуляции.

 

 

Рис.17 Осциллограммы в характерных точках усилителя класса D

 

Чаще всего интегральные усилители класса D используются в автомагнитолах и сабвуферах. Их можно собрать на следующих популярных микросхемах:

 

TDA8920, TDA8925, TDA8939, TDA7498 – фирмы PHILIPS.

MP7720, MP7722, MP7731, MP7782 - фирмы MPS (Monolithic Power Systems).

AD1990, AD1992, AD1994 и AD1996 - компания Analog Devices.

LM48901 – фирмы National Products from TI.

Ниже приведена схема такого усилителя на одной из перечисленных микросхем.

 

- 13 -

3. Усилительные каскади на ИМС






Дата добавления: 2016-07-05; просмотров: 2014; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ


Поиск по сайту:

Воспользовавшись поиском можно найти нужную информацию на сайте.

Поделитесь с друзьями:

Считаете данную информацию полезной, тогда расскажите друзьям в соц. сетях.
Poznayka.org - Познайка.Орг - 2016-2021 год. Материал предоставляется для ознакомительных и учебных целей.
Генерация страницы за: 0.016 сек.