Усилители мощности

Усилителем мощности (УМ) называется усилитель, обеспечивающий заданную мощность в нагрузке, сопротивление которой, как правило, мало (десятки Ом).

Обычно в таких усилителях амплитуда выходного тока и напряжения близки к предельно допустимым для используемого транзистора, а выходная мощность соизмерима с предельно допустимой мощностью, потребляемой от источника питания.

Важнейшие параметры УМ это: коэффициент полезного действия (КПД, η); мощность, отдаваемая в нагрузку; коэффициент нелинейных искажений выходного сигнала; величина линейных искажений.

Полезная мощность P~, выделяемая в нагрузке, включенной в коллекторную цепь транзистора, равна:

P~=0,5 U_mk·I_mk,

где U_mk, I_mk - амплитуда переменного напряжения и токов на коллекторе.

Эту же мощность можно найти из соотношения:

P~= 0,5Ψ · I_ok · χ · Е₀,

где I_ok - постоянная составляющая тока коллектора (ток в рабочей точке); Е₀- напряжение источника питания; Ψ - коэффициент использования тока:

,

где χ - коэффициент использования напряжения: .

Мощность, потребляемая от источника: Р ₀= I_ok Е₀.

Тогда выражение для КПД можно записать:

.

Из вышеприведенной формулы следует, что для увеличения КПД необходимо обеспечить максимум Ψ·χ. Можно предположить, что существует R_нopt в коллекторной цепи, соответствующее максимуму Ψ·χ. Часто сопротивление нагрузки, на которой необходимо получить заданную мощность не совпадает с R_нopt и включать ее нецелесообразно. Поэтому нагрузка включается во вторичную обмотку трансформатора, первичная обмотка подключается к транзистору.

Поскольку R_нopt и R_Н известны, необходимый коэффициент трансформации определяется из условия:

.

Мощность, выделяющаяся на коллекторе: P_k =P ₀ -P~.

Естественно P_k не должна превышать предельного значения, указанного в паспорте транзистора:

,

получаем:

,

откуда:

.

Дата добавления: 2015-07-15