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라디오 전자 및 전기 공학의 백과사전 전력 증폭기. XNUMX부. 무선 전자 및 전기 공학 백과사전
무선 전자 및 전기 공학 백과사전 / 초보자 라디오 아마추어 글쎄, 더 정확하게는 시작이 아니라 끝입니다. 실제 인디언처럼 Cat and I (Meow!-이하 Cat 's notes)는 출력 단계에서 UM에 대한이 사가를 시작하기로 결정했기 때문입니다. 사실 고양이는 어떤 개에게 전력 증폭기와 같은 기즈모가 필요한지 완전히 이해할 수 없기 때문에 랩을 두 번 받아야합니다. 글쎄, 고양이는 이것을 이해하지 못합니다. 누군가가 꼬리를 밟을 때 그들은 이미 매우 강력하게 외칩니다. (MEAAAAOW!) 예, 예. 죄송합니다, 저는 악마가 아닙니다. 글쎄, 꼬리로 고양이를 당기지 말고 시작합시다. 전력 증폭기란 무엇입니까? 간결하게 하기 위해 UM이라고 합니다. 일반적으로 블록 다이어그램은 세 부분으로 나눌 수 있습니다. 이 세 부분 모두 동일한 작업을 수행합니다. 드라이버 또는 헤드폰과 같이 낮은 임피던스 부하를 구동할 수 있는 수준으로 출력 신호 전력을 증가시킵니다. 그들은 그걸 어떻게 햇어? 매우 간단합니다. PA의 DC 전원 공급 장치를 가져와 AC로 변환하지만 출력 신호 모양이 입력 신호 모양을 반복하는 방식입니다.
이것은 그림에 표시됩니다. 입력에는 작은(야옹!) 신호가 있고 출력에는 큰(MEOW!) 신호가 있습니다. 동시에 그 형태(야옹! -MEOW!)는 전혀 변하지 않았습니다. 고마워 고양이. 그러나 불행히도 모든 것이 이론적으로 만 좋습니다. 실제로 무선 장비를 설계할 때 이상적이지 않은 저항, 커패시터, 특히 트랜지스터를 사용합니다. 따라서 출력 신호의 모양이 입력과 매우 다를 수 있으며 이러한 문제를 왜곡이라고 합니다. 증폭기의 모든 캐스케이드는 신호 손상에 XNUMX개의 코펙을 기여하지만 그것의 사자의 몫은 잘못 구성되거나 계산될 때 최종 캐스케이드에 의해 작은 변화의 전체 루블이 도입된다고 말하고 싶습니다. 왜곡이 나쁜 이유는 무엇입니까? 음, 선동에 가담하지 않으려면이 기사에서 다섯 번째 단어를 잘라 내십시오. 무슨 일이에요? 아니, 물론 의미는 여전히 명확하지만, 이미 어쩐지 달라졌지? 소리도 마찬가지입니다. 따라서 증폭기의 클래스(또는 작동 모드)라고도 하는 PA의 최종 단계를 구축하는 다양한 방법을 살펴보겠습니다. 아마도 클래스 A 증폭기, 클래스 AB 증폭기라고 들었을 것입니다. PA 출력 스테이지의 일반적인 개략도부터 살펴보겠습니다.
이것은 보완 트랜지스터의 푸시 풀 출력 단계입니다. 보시다시피 트랜지스터의 기본 회로에는 각 트랜지스터의 작동 지점의 초기 이동을 형성하는 전압원이 포함되어 있습니다. 따라서 이 출력 스테이지 또는 저 출력 스테이지가 작동하는 모드(클래스)의 전압 값에 따라 달라집니다. 자, 순서대로 시작합시다 - 모드 А . 상당히 큰 바이어스 전압에서 이 모드를 얻습니다.
여기서 I0은 스테이지의 대기 전류입니다. 따라서 두 트랜지스터는 활성 영역에 있으며 한 트랜지스터의 콜렉터 전류가 감소하면 다른 트랜지스터의 전류가 증가합니다. 이 모든 춤의 결과로 캐스케이드의 거의 완벽한 선형성과 비선형 왜곡이 전혀 없습니다. 하지만. 항상 있지만, 눈치채셨나요? 첫째, 전원에서 소비되는 전력은 출력 신호 전력의 100배이며 입력 신호와 무관한 일정한 값이다. 즉, 앰프가 200W의 최대 출력을 개발하면 전원 공급 장치에서 소비되는 전력은 XNUMXW가 되며 음악을 듣는 볼륨은 중요하지 않습니다. 그리고 앰프가 XNUMX채널, 즉 스테레오라면? 홈시어터라면? 더 나아가. 아시다시피 출력 트랜지스터는 열이 나는 나쁜 습관이 있습니다. 즉, 약간의 힘을 분산시킵니다. 모드 A의 경우 하나의 트랜지스터에 대한 전력 손실은 다음과 같습니다.
여기서 는 출력 전압 스윙입니다. 우리는 무엇을 얻습니까? 클래스 A의 또 다른 특징은 입력 신호가 낮을수록 트랜지스터의 전력 손실이 크다는 것입니다. 즉, 입력 신호없이 작동중인 증폭기를 방치하면 입력 신호가 없으면 트랜지스터의 전력 손실이 증폭기의 최대 출력 전력과 같기 때문에 난로처럼 가열됩니다. 그건 그렇고, 이것이 실제로 테스트되었다고 말하고 싶습니다. 신호가 입력에 적용되지 않으면 내 Technics A 900 Reference가 실제로 더 뜨거워집니다. 한 번에이 상황에 매우 놀랐고 심지어 드래그하고 싶었습니다. 수리를 위해 . 증폭기의 또 다른 중요한 매개변수는 효율성입니다. 글쎄, 당신은 이해합니다-트랜지스터의 가열로 우리는 인간 (야옹!) 또는 고양이 효율성을 얻지 못할 것입니다. 효율성은 다음과 같이 계산됩니다.
여기서 a는 이전 공식에서와 같이 출력 전압의 범위입니다. 따라서 효율은 일정하지 않고 입력 신호가 증가함에 따라 증가하므로 출력 전력이 최대값인 50%에 도달합니다. (맥주 한 병 마실래? 야옹, 안 되겠어 - 반 병을 변기에 붓고, 나머지 반은 마시고, 다시 한 병을 마신다.) 그래, 그게 다야. 하지만 그래야만 해. 이 맥주는 훌륭할 것이라고 언급했습니다. 사실, 절반을 버리는 것이 더 공격적일 것입니다. 요약하면 A급의 좋은 점은 무엇입니까? 우선, 뛰어난 선형성과 왜곡이 없습니다. 출력 파형은 입력 파형과 동일하게 유지됩니다. 그러나이를 위해 우리는 치명적인 전력 소비와 극도로 낮은 증폭기 효율로 비용을 지불해야합니다. 모든 사람이 그러한 희생을 할 수 있는 것은 아니며, 이 앰프 작동 모드는 매우 높은 품질의 Hi-End 클래스 시스템에서만 사용되며, 그 비용은 짓밟힌 너구리 1000마리에서 시작되며 모양의 관처럼 보입니다. 다음 클래스의 증폭기는 클래스 B입니다. 지난 번과 마찬가지로 상보형 트랜지스터의 푸시-풀 캐스케이드를 고려하십시오.
이 모드에서 증폭기의 특성으로 인해 회로가 약간 단순화되었습니다. 보시다시피 여기에는 바이어스가 전혀 없습니다. 즉, 트랜지스터는 입력 신호에서만 열립니다. 따라서이 모드의 특징은 입력 신호가 없으면 두 트랜지스터가 모두 닫히고 캐스케이드는 전원에서 아무것도 소비하지 않는다는 것입니다-I0 = 0. 입력 신호가 있으면 트랜지스터가 번갈아 작동합니다. 트랜지스터 T1은 양의 반파와 음의 T2에 대해 작동합니다. 전력 소비, 효율, 트랜지스터 발열 등이 어떻게 진행되고 있는지 살펴보겠습니다. 우선, 소위 활용 계수라는 특정 계수 a를 소개합니다.
즉, 주어진 순간의 출력 전압과 최대 출력 전압의 비율입니다. 인간의 관점에서 말하면, 이 수치는 현재 증폭기의 작업량을 보여줍니다. 전자를 양동이에서 맹렬한 속도(a=1)로 끌어들이거나 심지어 잠자기(a=0)하는 것입니다. 따라서 출력 전력은 다음 공식에 따라 계산됩니다.
작동 트랜지스터의 전력 손실:
전력 소비:
음, 일반적으로 모드 B의 경우 모든 것이 공정합니다. 입력 신호가 증가함에 따라 전력 소비가 증가하고 그에 따라 출력 전력이 증가합니다. a=1에서 최대 소비 전력 도달
효율도 신호 레벨에 따라 증가하여 78,5%에 도달합니다. 글쎄, 그것은 완전히 다른 문제입니다. (야옹! 음, 네 - 맥주의 20%를 붓는 것은 50%가 아닙니다.) 그래서 우리는 뭔가를 놓치고 있는 것 같습니다. 글쎄요, 그들은 왜곡을 잊었습니다. 그리고 그의 맥주와 함께 모든 고양이. 산만하다. 그렇다면 왜곡을 살펴보자.
Uuuu ... 그게 우리가 얻은 곳입니다. 무슨 일이 일어나고 있는지보세요. 순수한 클래스에서는 매우 큰 mmm이 우리를 기다리고 있습니다 ... (야옹! 엉덩이!) 음, 예, 비선형 또는 1 종의 과도 왜곡이라고도합니다. 그래프에서 볼 수 있듯이 입력 신호에서와 같이 부드럽게 0,7을 통과하는 정현파 대신 일반적으로 약간의 폭이 감소합니다. 즉, 신호가 완전히 사라지는 순간에는 아무것도 없습니다. 왜 이런 일이 발생합니까? 문제는 트랜지스터가 열리고 작동을 시작하려면 베이스에 적용되는 임계 전압이 필요하다는 것입니다. 실리콘 바이폴라 트랜지스터의 경우 XNUMXV입니다.
그것이 우리가 얻는 것입니다. 양의 반파의 크기가 감소하기 시작한다고 가정합니다. 트랜지스터 T1이 닫히기 시작합니다. 그리고 첫 번째 반파의 값이 0,7볼트 아래로 떨어지고 T1이 닫히는 순간이 오지만 T2는 아직 열리지 않고 신호가 음의 반파로 들어가고 그 값이 전압에 도달할 때만 열립니다. -0,7볼트. 따라서 폭이 1,4V인 신호에 구멍이 생깁니다. Ay ah ah 이제 어떡하지? (맥주를 마시고 변기에 20% 붓고 야옹!) 글쎄,이 부분을 슬프게 끝내지 않기 위해 계속해서이 문제에 대한 해결책을 찾았고 오래 전에 발견되었으며 모드라고합니다. AB . 신호 품질과 전력 매개변수 간에 약간의 타협이 있습니다. 그러나 우리는 다음 부분에서 이것을 고려할 것입니다. (그리고 우리는 클래스 D도 고려할 것입니다 - 디지털 앰프, 야옹!) 출판: radiokot.ru
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