Tranzystorowe wzmacniacze klasy D.
- Szczegóły
- Kategoria: Radioamator i Krótkofalowiec
- Odsłony: 6395
Tranzystorowe wzmacniacze klasy D.
Radioamator i Krótkofalowiec 1971/03
mgr inż. Wojciech Czerwiński
mgr inż. Jerzy Kwaśniewski
Układy impulsowe z tranzystorami przełączanymi od stanu odcięcia do nasycenia znalazły szerokie zastosowanie w technice cyfrowej i technice automatycznej regulacji, między innymi ze względu na ich dużą sprawność. Poszukiwania drogi zwiększenia sprawności tranzystorowych wzmacniaczy akustycznych doprowadziły do zastosowania dla wzmacniania sygnałów m.cz. wzmacniaczy impulsowych pracujących w klasie D. Wzmacniacze takie wykazują sprawność rzędu 90%, nieosiągalną w konwencjonalnych układach klasy A, B lub C.
Zasada działania
Rozważmy krótko zasadę wzmacniania sygnałów harmonicznych we wzmacniaczach impulsowych. Pracą w klasie D nazywa się taki rodzaj pracy elementu wzmacniającego, w którym element ten w procesie cyklu roboczego znajduje się tylko w dwóch stanach: całkowitego zablokowania, kiedy nie płynie przez niego prąd, lub całkowitego odblokowania, kiedy spadek napięcia na nim jest bliski zeru. Jeżeli przez opornik przepływa prąd w postaci impulsów prostokątnych przedstawionych na rysunku 1, to wartość średnia prądu Io oznaczona linią przerywaną, może być równa zeru (rys. 1a), większa od zera (rys. 1b) lub mniejsza od zera (rys. 1c). Stosunek czasu trwania impulsu do okresu powtarzania nazywa się współczynnikiem wypełnienia γ.
Dla przebiegów na rysunku 1 współczynnik γ wynosi odpowiednio: γ = 0,5, γ > 0,5 i γ < 0,5. Jeśli zmiana γ od wartości maksymalnej do minimalnej będzie realizowana zgodnie z funkcją np. sin(ωt), to w takim ciągu impulsów wartość średnia impulsów będzie składową harmoniczną małej częstotliwości sin(ωt).
Rys. 1. Przebiegi prostokątne o różnych współczynnikach wypełnienia.
Inaczej, stopień pracujący w układzie impulsowym może wzmacniać drgania m.cz., jeśli zastosujemy ciąg impulsów, w którym dodatniemu półokresowi sygnału m.cz. odpowiadają impulsy o wartości γ > 0,5, a ujemnemu półokresowi - impulsy o wartości γ < 0,5 (rys. 2). Mamy tu do czynienia z modulacją szerokości impulsów. Jest rzeczą oczywistą, że częstotliwość powtarzania impulsów powinna być znacznie większa od najwyższej częstotliwości wzmacnianego przebiegu m.cz.
Rys. 2. Modulacja szerokości impulsów przebiegiem sinusoidalnym>
a - przebieg modulujący, b - przebieg impulsowy zmodulowany.
Modulacja szerokości impulsów może być realizowana różnymi metodami. Najprostszy jest sposób przedstawiony na rys. 3. Napięcie o kształcie trójkątnym porównywane jest z napięciem sinusoidalnym reprezentującym sygnał m.cz. Na wyjściu modulatora pojawiają się impulsy prostokątne, których długość jest zależna od amplitudy wzmacnianego sygnału. Przebieg trójkątny może być otrzymywany z impulsów prostokątnych za pomocą integratora Millera.
Przelicznik tranzystorowy o pojemności zliczania 104 impulsów, produkcji BUTJ.
Kabina telewizjofoniczna demonstrowana przez jedną z firm japońskich.
