Amplificator de Putere

INTRODUCERE

La obiectul “ELECTRONICA” voi elabora schema electrică a unui amplificator de putere audiofrecvenţă cu transformatoare. În sarcina de proiectare am daţi parametrii principali pe care trebuie să-i posede amplificatorul proiectat.

Amplificatorul poate fi format din mai multe etaje: etaj de intrare, etaje intermediare, etaj de ieşire. Etajul de intrare trebuie să aibă impedanţa de intrare mare, nivelul de zgomot mic şi sensibilitatea înaltă. Etajele intermediare amplifică semnalul în tensiune până la nivelul necesar. Etajele de ieşire asigură puterea de ieşire (pe sarcină) maximală şi servesc pentru adaptarea ieşirii amplificatorului cu sarcină. Toate aceste etaje sunt formate pe acelaşi principiu unic.

Sub acţiunea semnalului de intrare variază rezistenţa dinamică a componentului activ şi în circuitul de ieşire se formează semnalul de ieşire.

Procesul de amplificare este bazat pe transformarea energiei sursei de alimentare de curent continuu (c.c.) în energie de curent alternativ (c.a.) în circuitul de ieşire datorită modificării rezistenţei dispozitivului activ sub acţiunea semnalului de intrare. Deoarece sursa de alimentare este de c.c., în circuitul de ieşire pe curentul continuu este suprapus semnalul variabil. Este necesar, prin urmare, ca amplitudinile semnalului variabil să nu depăşească componentele de c.c. În caz contrar, în anumite intervale de timp curentul de ieşire va fi nul şi semnalul de ieşire va fi distorsionat. Prin urmare, şi în circuitul de intrare trebuie formată o componentă de curent continuu. Componentele de curent continuu ale tensiunilor şi intensităţilor în circuitul etajului amplificator formează regimul de repaus al etajului. Regimul de repaus ai etajului amplificator este definit ca regimul existent în circuitul etajului în absenţa semnalului de intrare.

Cele mai răspîndite etaje de amplificare sînt etajele de amplificare cu tranzistori bipolari în conexiune cu emitor comun. Aceste etaje posedă amplificare atît în curent, cît şi în tensiune, adică asigură cea mai mare amplificare în putere.

1. Analiza sarcinii tehnice

Citind atent sarcina de proiectare pot face următoarele concluzii:

- trebuie să proiectez un amplificator de putere AF cu transformatori;

- deoarece puterea etajului final e cu mult mai mare decît 50 mW, etajul final se va alege cu două transistoare conectate în contratimp în clasa B;

- în urma calculelor executate trebue să îndeplinesc cerinţele sarcinii de proiectare la sensibilitate şi bandă de trecere.

În etajele de putere în contratimpi fiecare din cele două transistoare, amplifică cîte o semialternanţă din întreaga perioadă de oscilaţie a semnalului util de intrare. Pentru exitaţia unui aşa etaj, se pot folosi mai multe tipuri de etaje de excitaţie dintre care cel mai bun pentru cazul meu este etajul prefinal a cărui sarcină trebuie să fie un transformator fazoinversor care asigură două semnale în contrafază egale după modul. Aceste două semnale şi se vor folosi pentru excitarea celor două transistoare ale etajului final. În afară de cele două semnale de curent alternativ, ambele transistoare trebuie să fie polarizate la curent continuu pentru instalarea clasei necesare de funcţionare. În majoritatea surselor bibliografice, se recomandă ca etajul în contratimpi, executat cu componente discrete să fie instalat în clasa AB de funcţionare. Această clasă exclude distorsiunile neliniare în formă de “treaptă” care apar din cauza neliniarităţilor caracteristicilor volt – amperice ale transistoarelor.

În sarcină nu se dă tensiunea de alimentare. Aceasta înseamnă, că această tensiune se alege în dependenţă de transistoarele alese pentru a asigura pe sarcina cunoscută o anumită tensiune utilă de care va depinde puterea utilă la ieşirea amplificatorului.

Etajul funal în contratimp cu transformator conţine de regulă transformatorul de ieşire, care îndeplineşte două funcţii specifice :

- sumează cele două semialternanţe furnizate de cele două transistoare;

- acordă impedanţa etajului amplificator cu sarcina amplificatorului.

2. Calculul preliminar a amplificatorului de putere

2.1. Calculul valorii puterii semnalului util la intrarea amplificatorului.

Impedanţa de intrare a amplificatorului trebuie să fie acordată cu impedanţa de ieşire a sursei de semnal.

În acest caz

Pin = U2 in/ 4Ri (2.1)

unde Uin – valoarea eficace a tensiunii sursei de semnal, egală cu 0,08V; Rin – rezistenţa internă a sursei de semnal 0,2 103 .

Pin = (0,25)2 / 4 0,2 103 = 0,063 /4 0,2 103 = 0,08 10-3 W.

2.2. Calculul valorii necesare a coeficientului de amplificare în putere a întregului amplificator.