Усилитель мощности звуковой частоты

 

При подаче на базу транзистора входного сигнала, амплитуда которого  ограничена линейным участком входной характеристики (для получения малых нелинейных искажений рабочая точка не должна выходить за пределы этого участка), в цепях базы и коллектора появятся переменные составляющие их токов, соответственно имеющие амплитуды  и . При этом амплитуда выходного сигнала , а коэффициент усиления напряжения

 

.

 
 

Таким образом, мы рассмотрели принцип  построения каскада усиления.

 

4.Усилители на транзисторах

 

В транзисторном усилителе управляемой  является коллекторная цепь, а управляющей  — базовая.

На рис. 11 показана схема простейшего  усилителя на транзисторе типа р-п-р. В коллекторной цепи транзистора имеется источник питания , сопротивление нагрузки  и разделительный конденсатор .

 

В базовую цепь включены два источника: источник переменного напряжения с  амплитудой  и источник постоянного напряжения смещения  Назначение источника смещения в транзисторном усилителе отличается от аналогичного источника в ламповом усилителе. При токе базы  в коллекторной цепи транзистора протекает настолько незначительный ток, что практически транзистор можно считать запертым. Если бы в базовой цепи отсутствовал источник смещения, то в положительные полупериоды входного напряжения транзистор запирался бы (режим В) и возникали большие нелинейные искажения. Полярность напряжения смещения такова, что оно отпирает транзистор, т. е. служит для создания начального коллекторного тока, что необходимо для режима А. Напряжение  изменяется пропорционально входному сигналу и в коллекторной цепи происходит пропорциональное изменение тока . Ток  создает на сопротивлении  пульсирующее напряжение. Разделительный конденсатор  пропускает на выходные клеммы только переменную составляющую коллекторного напряжения. Подбирая соответствующие величины ,  и тип транзистора, можно получить на выходных клеммах усилителя переменное напряжение, во много раз превышающее амплитуду .

Так как эмиттерный переход транзистора при работе усилителя всегда открыт, то во входной цепи протекает ток  и, следовательно, источник входного напряжения всегда расходует мощность. При одновременном воздействии на участок база — эмиттер двух напряжений  и  в цепи базы протекает пульсирующий ток. Постоянную составляющую создает источник смещения, а переменную — источник входного напряжения. Мощность, потребляемая от источника входного сигнала, , где  и  амплитудные значения тока и напряжения в цепи базы.

Полезная мощность, выделяемая в  коллекторном нагрузочном сопротивлении  усилителя, , где и амплитудные значения переменных составляющих коллекторного тока и напряжения.

Коэффициент усиления по мощности

коэффициент усиления по напряжению ; коэффициент усиления по току. Следовательно,

Приближенно можно считать, что  величина  равна коэффициенту усиления тока базы :

где  — эквивалентное сопротивление нагрузки в цепи коллектора;  — сопротивление участка база — эмиттер транзистора.

С учетом этих выражений коэффициент  усиления по мощности

В современных усилителях величина  достигает больших значений (сотни и тысячи).

5. Интегральные усилители

 

В настоящее время выпускаются  следующие усилители интегрального  исполнения: высокой (УВ), промежуточной (УР) и звуковой (УН) частоты; широкополосные (УК); импульсных сигналов (УИ); повторители (УЕ); считывания и воспроизведения (УЛ); индикации (УМ); постоянного тока (УТ); операционные (УД); дифференциальные (УС); прочие (УП).

Использование усилителей интегрального  исполнения улучшает параметры радиоаппаратуры, особенно ее надежность, облегчает  регулирование аппаратуры, уменьшает  ее энергопотребление, габариты и массу. Рассмотрим в качестве примера интегральную микросхему К174УН7 (усилитель мощности звуковой частоты).

 

 

 

Типовая схема включения интегральной микросхемы К174УН7 показана на рис. 12, а. Входной сигнал поступает на вывод 8 микросхемы с движка потенциометра   регулятора громкости, а нагрузка подключается к выводу 12 через разделительный конденсатор , предотвращающий попадание в нее постоянного напряжения. Корректирующая цепь ,  обеспечивает передачу сигнала ООС с выхода усилителя на его вход, а цепь , , ,  служит для коррекции АЧХ частотозависимой ООС с выхода усилителя на вход одного из его промежуточных каскадов. Усилитель мощности звуковой частоты на микросхеме К174УН7 имеет коэффициент нелинейных искажений , зависящий от выходной мощности  (рис. 3,б). При неравномерности амплитудно-частотной характеристики не более 3 дБ полоса пропускания усилителя равна от 40 Гц до 20 кГц; напряжение источника питания +18 В.