Технологическая автоматизация

Методы цифровых технологий

Уменьшение нелинейных искажений УМЗЧ, работающих в режиме В

Рисунок 5 - Амплитудная характеристика выходного сигнала

На рисунке 6 представлена схема усилителя, в котором использован операционный усилитель (ОУ). Усилитель также работает в режиме В, поскольку начальное смещение на базах транзисторов выходного класса отсутствует и их токи покоя равны нулю. Выходные транзисторы управляются коллекторными токами транзисторов VT1 и VT2, которые так же, как и в рассмотренном выше усилителе, включены по схеме ОЭ с резистором в цепи эмиттера и имеют большое выходное сопротивление. Все сказанное выше о работе выходного каскада усилителя, представленного на рисунке 1, справедливо и для усилителя, показанного на рисунке 6.

Рисунок 6 - Схема усилителя с использованием ОС

Использование ОУ дает новые возможности для улучшения работы усилителя. Так, например, большой коэффициент усиления ОУ позволяет увеличить глубину ООС. Появляется возможность относительно просто ввести положительную обратную связь (ПОС) нужной глубины, что улучшает переходную характеристику усилителя. ПОС реализуется с помощью цепи C2R4, связывающей выход ОУ с неинвертирующим входом. Можно существенно увеличить выходную мощность. Дело в том, что в рассмотренном выше усилителе (рисунок 1) усиление сигнала при увеличении выходной мощности снижается, так как при больших коллекторных токах коэффициент передачи транзисторов, как известно, заметно падает. Вследствие этого уменьшается глубина ООС и ухудшаются качественные показатели усилителя. В рассматриваемом усилителе (рисунок 5) глубина ООС не зависит от выходной мощности и обеспечивается ОУ.

На первый взгляд, может показаться, что использование ОУ само по себе гарантирует нужные качественные показатели усилителя за счет очень глубокой ООС. Однако это не так. Во-первых, глубину ООС нельзя увеличивать беспредельно, так как одновременно с увеличением ООС снижается устойчивость усилителя. В усилителях со стандартным включением ОУ глубина ООС обычно не превышает 60 дБ. В высококачественных усилителях для того, чтобы уменьшить динамические искажения и не нарушить устойчивость усилителя с расширением полосы рабочих частот, глубину ООС уменьшают до 20-30 дБ Во-вторых, даже при наличии глубокой ООС снизить искажения до любого желаемого уровня не удастся. Теоретически в усилителе, охваченном ООС, нелинейные искажения уменьшаются в А раз, где А - коэффициент обратной связи. Однако это утверждение справедливо только при условии, что исходный усилитель имеет небольшие собственные искажения, менее 5 %. В транзисторных усилителях это условие выполняется редко, особенно когда выходной каскад работает в режиме В. Поэтому степень уменьшения нелинейных искажений может быть во много раз меньше коэффициента обратной связи Более того, могут появиться новые искажения.

По определению, напряжение на базах выходных транзисторов усилителя, работающего в режиме В, в отсутствие входного сигнала равно нулю. Кремниевый транзистор откроется только тогда, когда напряжение на его базе возрастет от нуля до 0,6-0,7 В. На это требуется какое-то время, в течение которого выходное напряжение усилителя будет равно нулю, даже если входной сигнал растет. Выходной сигнал искажается, на нем появляется горизонтальный участок. Но, если выходное напряжение равно нулю, то равно нулю и напряжение обратной связи, то есть обратная связь не действует. ОУ развивает полное усиление, и на его выходе появляется импульс напряжения с амплитудой, близкой к напряжению питания ОУ. Этот импульс подается на транзистор предвыходного каскада и переводит его в состояние насыщения. Рост напряжения на базе выходного транзистора ускоряется, и время, требуемое для его открытия, уменьшается, но не может стать равным нулю, поэтому ступенька сохраняется. Как только выходной транзистор откроется, на его выходе появится импульсный выброс напряжения, так как ООС еще не действует. ОУ не может сработать мгновенно, поскольку требуется некоторое время, пока сигнал ООС пройдет от его входа до выхода (время задержки). Когда же управляющий сигнал появится на выходе ОУ и поступит на базу предвыходного транзистора, пройдет еще некоторое время, пока транзистор выйдет из состояния насыщения. Это время значительно больше, чем время, необходимое для насыщения транзистора, и оно прибавляется к времени задержки. Перейти на страницу: 1 2 3 4

Другие статьи по теме:

Исследование динамических характеристик системы автоматического управления При проектировании автоматических систем приходиться решать такие задачи, как обеспечение устойчивости и точности процесса регулирования, имеющие противоречивый характ ...

Комплексная система защиты информации на предприятии Прохождение производственной практики имеет большое значение в процессе подготовки будущих специалистов. Необходимость ее для студента заключается в том, что это отличная ...

Анализ видов измерителей электроэнергии На сегодняшний день на предприятиях производственной сферы используются промышленные электросчетчики, в том числе электронные, многотарифные и многофункциональные. Данные счетчики облада ...