Масштабный усилитель постоянного тока на полевых транзисторах

Автор: | 12.03.2024

Дополнительный материал к лекции 9 для самостоятельной работы

В усилителях с непосредственными связя­ми могут быть использованы униполярные транзисторы и с изолированным затвором (МОП — транзисторы), и с управляющим р-п — переходом. Но особенно хорошо для этой цели подходят МОП -транзисторы. Поскольку затвор МОП — транзистора по существу действует как конденсатор, а не как p-n-переход, отпадает необходимость конденсаторах межкаскадных связей . По этой причине, теоретически отпа­дает проблема низкочастотных ограни­чений переменного сигнала. Однако на практике входная емкость в сочетании со внутренним сопротивлением источ­ника сигнала может образовать RC-фильтр верхних частот и тем самым вы­звать некоторое ослабление сигнала на низких частотах.

image007 Домострой

Рисунок 1.60 – Схема усилителя постоянного тока на МОП —

На рисунке 1.60 приведена схема трехкаскадного усилителя на МОП-

транзис­торах. Отметим, что все три транзис­тора одного типа и все три стоковых

сопротивления (R2, R3, R4) равны. Такая структура упрощает расчеты. На первый взгляд может показаться, что все три каскада работают при нулевом смещении.

Однако, при протекании тока в цепи стока на соответствующем стоковом резисторе создается некоторое падение напряжения, определяющее потенциал стока транзистора, а значит, и потенциал затвора транзистора следующего каскада. На затворе первого транзистора на­чальный потенциал по существу равен потенциалу стока транзистора последнего каскада благодаря наличию резистора обратной связи R5. Через резистор R5в отсут­ствие сигнала ток не течет, за исключением тока утечки через затвор.

Рабочая точка. Определение подходящей рабочей точки усилителя означает

на­хождение компромисса между требуемым выходным сигналом, характеристиками МОП- транзистора и напряжением источника питания. Например, пусть требуемый на выходе усилителя сигнал характеризуется максимальным размахом напряжения 7 В, напряжение источника питания 24 В, и в цепи стока протекает ток Iс= 0,55 мА, если напряжение между затвором и истоком Uзи= 7 В. При этих условиях подходящей будет рабочая точка, когда потенциал стока равен 7 В, и обеспе­чивается без нелинейных искажений выходной сигнал с размахом 7 В. В процессе уси­ления потенциал стока будет изменяться в пределах от 3,5 В до 10,5 В, около рабочей точки 7 В. На стоковых резисторах в рабочей точке должно падать напряжение 24— 7 = 17 В при токе 0,55 мА, откуда следует, что резисторы R2, R3 и R4должны быть приблизительно равны 17/0,55 = 31 кОм (принимаем значение 30 кОм).

На последовательный резистор R1 должен быть подан постоянный уровень, соответствующий рабочей точки. Например, если потенциал в рабочей точке равен — 7 В, то потенциал на входе также должен быть равен — 7 В. При каком –либо потенциале на входе рабочая точка будет смещаться.

Результирующее усиление напряжения зависит от коэффициента усиления без цепи обратной связи Кu.обр. и сопротивления резистора обратной связи R5. Входное сопротивление схемы приблизительно равно R1 , коэффициент усиления приблизительно равен отношению R5/R1. разумеется изменяя отношение R5 /R 1 , нельзя получить усиление, превышающее коэффициент усиления без обратной связи. Вообще, чем больше отношение коэффициента усиления с разомкнутой обратной связью к коэффициенту усиления с замкнутой обратной свзью, тем выше стабильность схемы.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: Как то на паре, один преподаватель сказал, когда лекция заканчивалась — это был конец пары: "Что-то тут концом пахнет". 8428 — plus Домострой | 8040 — minus Домострой или читать все.

91.146.8.87 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам | Обратная связь.

Отключите adBlock!
и обновите страницу (F5)

очень нужно

Схема простого высококачественного звукового усилителя низкой частоты с
выходной мощностью 200Вт.

"Простота — залог успеха!". Древняя и мудрая мысль, которая в технических областях приобретает следующий смысл — "Чем решение проще, тем оно работоспособнее".
А каким, интересно, боком это имеет отношение к звуковым усилителям? Отвечу — нормальным боком, самым непосредственным. Чем проще схема УМЗЧ — тем музыкальнее этот усилитель будет звучать!
"Лжёшь, собака! Аз есмь сторонник усилителей мощности высокой верности звучания с длинными и глубокими ООС и сверхнизкими значениями нелинейных искажений", — негодуя, рьяно возразит "продвинутый" схемотехник, проштудировавший подшивку журналов "Радио" 80. 90-ых годов выпуска.

Спорить не буду, предположу лишь, что сторонники этой точки зрения вряд ли знакомы со звучанием четырёхтранзисторного усилителя мощности JLH Джона Линсли Худа 1969 года разработки, да и простые, как ситцевые трусы, но очень музыкальные усилители на германиевых транзисторах, вероятно, прошли стороной мимо их просвещённых ушей. Про однотактные усилители на полевиках Нельсона Пасса даже не буду упоминать — не слышали, не видели, а если бы увидели, так и слушать бы не стали.

А с интересующимися мы подробно порассуждали "Как построить хороший УНЧ на транзисторах" в одноимённой статье на странице (ссылка на страницу).
Понятное дело, что при 200-ваттной мощности загонять выходные транзисторы УНЧ в режим А, являющийся идеальным с позиции минимизации тепловых искажений и возможности обойтись местными обратными связями — дело нерациональное как с точки зрения значения КПД, так и с точки зрения массогабаритных характеристик.
Поэтому наша цель — усилитель, работающий в режиме АВ, с максимально неглубокой и короткой межкаскадной ООС, позволяющей уложиться в приемлемые значения коэффициента нелинейных искажений.
amplifier1 Домострой
Рис.1

Схема целиком реализована на распространённых и недорогих полевых МОП-транзисторах, без использования каскадов дифференциальных усилителей, что в совокупности позволило максимально снизить в спектре нелинейных искажений уровень 3-ей гармоники, вносящей наибольший диссонанс в звучание транзисторных усилителей.

Выходные транзисторы Т4 и Т5 включены по схеме с ОИ, позволяющей, в отличии от схемы с ОС, получить усиление не только по току, но и по напряжению. Это, с одной стороны, снизило требования к каскадам предварительного усиления (Т1-Т3), с другой — обеспечило размах максимальной амплитуды выходного сигнала, практически равный напряжению источника питания.

Усилительный каскад на транзисторе Т2 работает в режиме с ОИ для входного сигнала, поступающего на затвор транзистора и в режиме ОЗ — для сигнала отрицательной обратной связи, поступающего с выхода усилителя на исток транзистора Т2.
Истоковый повторитель на транзисторе Т3 имеет низкое выходное сопротивление и с лёгкостью прокачивает ёмкости выходных полевиков, имеющих значительную величину.

Токи покоя выходных транзисторов определяются величиной стабилизированного напряжения на затворе транзистора Т5. Это напряжение, а соответственно, и токи выставляются на уровне 200мА посредством многооборотного подстроечного резистора R19.
Точное значение нулевого напряжение на выходе УМЗЧ устанавливается при настройке усилителя таким же многооборотным подстроечником R6. Поскольку транзистор Т4 охвачен ООС по постоянному току, то он по совместительству является ещё и элементом, стабилизирующим данный уровень выходного напряжения.

Для получения приемлемой чувствительности усилителя (около 1В) необходим драйвер, т.е. каскад, обладающий коэффициентом усиления (в нашем случае — около 5). С его функцией замечательно справился мощный полевик Т1, включённый по схеме с ОИ и работающий при значительном токе покоя. Не один менее мощный транзистор на его месте не смог обеспечить уровень нелинейных искажений, сопоставимый с IRFP140. Поскольку этот каскад не охвачен общей ООС, то параметр Кг является для него основополагающим.
Конденсатор С4, подключённый параллельно нагрузочному резистору R7, ограничивает полосу частот, поступающих на основные каскады усиления, на уровне 40кГц.

Ввиду значительной ёмкости Сзи IRFP140 — выходное сопротивление каскада предварительного усиления, работающего совместно с данным УМЗЧ, не должно превышать величину 1. 2 кОм.
Я бы предложил в качестве такого каскада — темброблок на полевых транзисторах, схему которого мы подробно рассмотрели на странице (ссылка на страницу).

Итак, что же мы получили в чистом остатке? А получили мы следующее:

1. Полоса пропускания усилителя по уровню -3дБ, ограниченная сверху фильтром 1-го порядка R7С4: 10Гц — 40кГц.

2. Практически не зависящий от выходной мощности (вплоть до заявленных 200Вт) Кг

. Не будем выделять, какой из резервуаров холодильник, какой нагреватель. Количество тепла считаем положительным, если система его получает, отданное системой тепло считаем отрицательным. Допустим, что система 1 совершила круговой процесс. Рабочее тело получило те.

Читайте также  Не открывается чертеж в компасе

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *