Laboratorium Elektroniki cz II 4

h, =

•100 [%]

(3.3)

gdzie l_n - amplituda n-tej harmonicznej sygnału wyjściowego.

Moc użyteczną wzmacniacza można wówczas wyrazić zależnością.

(3.4)

• współczynnik zawartości harmonicznych h - który spełnia tę samą rolę co współczynnik hi , a definiowany jest następująco:

(3.5)

gdzie U„ - amplituda n-tej harmonicznej napięcia wyjściowego.

3.2.1. Wzmacniacz mocy klasy A

Przykładem wzmacniacza mocy klasy A jest pojedynczy stopień wzmacniający w układzie wspólnego emitera. Wzmacniacz ten posiada następujące właściwości:

• wprowadza małe zniekształcenia nieliniowe,

• jest łatwy w zasilaniu i sterowaniu;

• zapewnia dobrą stabilizację temperaturową,

• posiada prostą konstrukcję,

• charakteryzuje się niską sprawnością energetyczną : rj_ma* = 25 % , w realizacjach praktycznych 10 +15 % (w wersji wtórnika emiterowego sprawność spada do 6,2%),.

• zapewnia małe mocowe wykorzystanie tranzystora: ćma* = 0,5.

W celu zwiększenia sprawności energetycznej stosuje się podłączenie obciążenia za pomocą transformatora dopasowującego o przekładni p > 1, co podnosi sprawność Tj_ma)1 do 50 % , a w realizacjach praktycznych do 30 ^ 40 % Ze względu na wymiary i koszt transformatora jest to już dzisiaj rozwiązanie historyczne. Należy tez pamiętać, że rdzeń transformatora i skończone wartości jego indukcyjności wnoszą istotne zniekształcenia nieliniowe i wprowadzają ograniczenia częstotliwościowe. W podsumowaniu można stwierdzić, że sprawność wzmacniaczy mocy klasy A jest zbyt mała, co prowadzi do dużego zużycia mocy zasilania i konieczności stosowania tranzystorów przystosowanych do odprowadzania dużych ilości ciepła poprzez kolektory Dla przykładu przy ćma* ⁼ 0.5 dla odprowadzenia do obciążenia mocy 10 W trzeba zastosować tranzystor o dopuszczalnej mocy strat 20 W. Nadwyżkę leży odprowadzić do otoczenia.

Mi siol

3 2.2. Wzmacniacz mocy klasy B

V\fe wzmacniaczach mocy klasy B w celu podniesienia sprawności energetycznej wprowadza się ograniczenie czasu przepływu prądu przez tranzystor do połowy okresu wzbudzenia ( 0 = n ) . Dla wzmocnienia całego sygnału wejściowego należy zastosować układ przeciwsobny. złożony z dwóch identycznych tranzystorów (rys. 3.1). Tranzystory te powinny być wzbudzane napięciami o jednakowych amplitudach, przesuniętych względem siebie w fazie o 7t radianów. We wzmacniaczu przeciwsobnym tranzystory mogą pracować w każdym z podstawowych układów: OE, OB., OC, z tym że najczęściej stosuje się układ OE ze względu na największe wzmocnienie. Z kolei układ OC charakteryzuje się najmniejszym poziomem zniekształceń nieliniowych.

Rys. 3.1. Transformatorowy, przeciwsobny wzmacniacz mocy klasy B

We współczesnych wzmacniaczach przeciwsobnych klasy B unika się stosowa-^n|a transformatorów z analogicznych powodów jak w przypadku wzmacniaczy klasy A. W związku z tym podstawowym rozwiązaniem są przeciwsobne wzmacniacze komplementarne (rys. 3.2a), w których stosuje się tranzystory przeciwnego typu o wzajemnie uzupełniających się charakterystykach. W przypadku tranzystorów bipolarnych będą to tranzystory typów: p-n-p i n-p-n. Przedstawiony na rys. 3.2a