Усилители мощности. 
Автоматика

Мощные усилители низкой частоты гармонических сигналов являются необходимым элементом любых систем.

К числу основных характеристик усилителей мощности относятся:

коэффициент усиления;

диапазон рабочих частот;

динамическая характеристика; амплитудно-частотная характеристика; фазочастотная характеристика; амплитудная характеристика; уровень нелинейных искажений; коэффициент полезного действия; входное сопротивление; выходное сопротивление.

Одним из основных параметров этих усилителей является коэффициент усиления по мощности, который зависит от сопротивления нагрузки и входного сопротивления, а также от изменения питающего напряжения.

Диапазон рабочих частот — это полоса частот усилителя, в которой коэффициент усиления остается неизменным. Хорошие усилители низких частот (УНЧ) имеют рабочую полосу частот от 16 Гц до 20 кГц, а УНЧ с удовлетворительными качествами — от 50 Гц до 10 кГц, причем неравномерность коэффициента усиления в этой полосе частот составляет менее 5 дБ.

Нелинейные искажения обусловлены динамической характеристикой УНЧ. Их полное отсутствие в усилителях принципиально невозможно из-за нелинейности реальных характеристик транзисторов, т. е. на степень нелинейных искажений в УНЧ оказывают влияние электрическая схема и режимы работы транзисторов. Количественно степень нелинейных искажений оценивается коэффициентом гармоник К_ГУ который определяет их относительную интенсивность. Допустимые значения К_глпя измерительных усилителей менее 0,1%, а для акустических — менее 3%.

Рис. 6.15. Схема бестрансформаторного усилителя мощности.

При повышении уровня входного сигнала УНЧ увеличивается его выходная мощность, но возрастает и уровень нелинейных искажений. Искажения менее 1% для усилителей определенной мощности на выходе считаются небольшими и вполне допустимыми для качественного воспроизведения звука.

Динамический диапазон усилителя — это разность У_тах — U_min, где U_min — превышение номинального уровня выходного сигнала над минимальным уровнем, еще различимым на фоне собственных шумов. Верхний предел выходного сигнала, ограничивается заданной нормой нелинейных искажений и номинальным питающим напряжением.

Схема бестрансформаторного усилителя мощности приведена на рис. 6.15.

Мощность данного усилителя в нагрузке.

Р_н = 10 Вт; сопротивление нагрузки (динамика типа 0,5 ГД 14) R_H = 8 Ом; полоса частот от нижней граничной /_н = 250 Гц до верхней граничной /_и = 10 000 Гц; коэффициент гармоник К_г = = 10%.

Контрольные вопросы

• 1. Каковы назначение усилителей в составе САУ и их основные характеристики?
• 2. Каковы принцип действия и характеристики однотактного магнитного усилителя?
• 3. Каковы схема и преимущества двухтактного магнитного усилителя?
• 4. В чем заключается принцип действия электромашинного усилителя и какова его статическая характеристика?
• 5. Поясните схему и принцип действия электромашинного усилителя с поперечным полем.
• 6. Как работает схема усилителя на биполярном транзисторе?
• 7. Поясните принцип действия усилителя на полевом транзисторе и его частотную характеристику.
• 8. Каковы особенности построения операционных усилителей: универсальных, прецизионных, регулируемых, мощных высоковольтных?
• 9. Как используются ОУ в моделировании математических операций?
• 10. В чем состоят особенности построения электрометрических и измерительных усилителей?
• 11. Каковы принципы построения многокаскадных усилителей?
• 12. Каковы принципы построения усилителей мощности и их основные параметры?