ISŠT Mělník Číslo projektu Označení materiálu Název školy Autor Tematická oblast Ročník Anotace Metodický pokyn CZ.1.07/1.5.00/34.0061 VY_32_ INOVACE_C.3.20 Integrovaná střední škola technická Mělník, K učilišti 2566, 276 01 Mělník Ing.František Moravec Základy elektrotechniky 2ME Zesilovače Zhotoveno květen 2012 Frontální vyučování doplněné metodou průběžného kladení otázek pro objasnění probírané látky, po výkladu následuje zpětnovazební test pro ověření a zpevnění vyložené látky
Tranzistorové dvojčinné (třída AB a B) I) S transformátory Díky dvojčinným koncovým zesilovačům lze snadno získat velký výkon a účinnost při malém zkreslení Pro svojí činnost vyžadují tyto zesilovače, aby koncové tranzistory byly buzeny signály posunutými o 180. Tento požadavek splníme např. použitím vstupního transformátoru s uzemněným středem sekundárního vinutí Jeho nevýhodou jsou velké rozměry, cena a navíc frekvenční omezení přenášeného pásma
Praktická zapojení 2.1 Tranzistorový dvojčinný NF zesilovač s transformátory v praxi (třída AB) MF část NF část
Tranzistorové dvojčinné (třída AB a B) Použití výrobně a finančně náročných transformátorů lze u nf zesilovačů vhodným zapojením obejít. Tím se nejen zjednoduší a zlevní výroba zesilovače, ale navíc se dosáhne zmenšení jeho rozměrů a hmotnosti a ceny Pro všechna taková zapojení zesilovačů je společné to, že každou půlvlnu vstupního signálu zesiluje jeden z dvojice tranzistorů samostatně a na výstupu zesilovače získáme zesílený signál kompletní - tj. obě půlvlny Přechodové zkreslení, které se může při nedokonalém spojení obou půlvln v koncovém stupni objevit, se snažíme eliminovat - zejména nastavením pracovní třídy s určitým klidovým proudem (např.ab) Schéma zapojení je závislé na tom, zda A) dvojici koncových tranzistorů se stejnými vlastnostmi : má opačnou polaritu (PNP+NPN) komplementární zapojení má stejnou polaritu (NPN+NPN popř. PNP+PNP) kvazikomplementární zapojení B) napájecí zdroj je : II) Bez transformátorů symetrický ( +, 0, - ) => s vyvedeným středem ; zátěž je proti tomuto středu nesymetrický ( +, - ) => klasický; zátěž se připojuje přes kapacitu
Tranzistorové dvojčinné (třída AB a B) a) Nf zesilovač dvojčinný s invertorem Díky dvojčinným koncovým zesilovačům lze snadno získat velký výkon a účinnost při malém zkreslení Pro svojí činnost vyžadují tyto zesilovače, aby koncové tranzistory byly buzeny signály posunutými o 180. Tento požadavek splníme tentokrát použitím invertoru; což je speciální zapojení tranzistoru, umožňující získat zmíněný požadavek při menších rozměrech, hmotnosti a ceně, než jakou nabízelo předchozí zapojení s transformátorem * Rezistory zajistí, že Ic > 0 Zesilovač pracuje ve třídě AB a tím se odstraní zkreslení
Tranzistorové dvojčinné (třída AB a B) Invertor => náhrada budícího (vstupního) transformátoru Vstupní transformátor na jedné straně otáčí fázi vstupního signálu o 180 (invertuje) a na druhé straně je signál pouze převeden - bez otočení fáze Protože je transformátor výrobně náročný, a vzhledem k měděnému vinutí, i drahou záležitostí, je nahrazován zvláštním zapojením tranzistoru tzv. invertorem Invertor Zapojení zesilovače SE ( se společným emitorem ) a se ziskem A U = 1, které obrací fázi (invertuje ji) a zároveň zesilovače SK (se společným kolektorem), které ji neobrací (neinvertuje). Na stejně velkých pracovních rezistorech RE a RC tak vznikají, vzhledem k zemi, dvě stejná napětí, jejichž fáze je vzájemně posunuta o 180 - jsou v protifázi Invertor se používá pro buzení dvojčinných zesilovačů, kde nahrazuje (vstupní) budící transformátor
Tranzistorové dvojčinné (třída AB a B) b) Nf zesilovač dvojčinný v komplementárním zapojení Při použití tzv.doplňkové (komplementární) dvojice tranzistorů lze vynechat i invertor V tomto zapojení jsou použity dva tranzistory naprosto stejné (mají stejné zesílení, výkon, odpor a ostatní parametry), lišící se pouze typem vodivosti - jeden je typu PNP a druhý NPN Přivedeme-li na spojené báze sinusový signál, každý tranzistor si vybere "svoji" půlvlnu. Proud prochází střídavě jedním a pak druhým tranzistorem. V místě spojení emitorů, vzniká opět kompletní střídavé napětí. Odtud se odebírá výkon. Zátěž (reproduktor) musí být, v případě že nemáme k dispozici symetrické napájení, od země oddělena kondenzátorem. Jinak by způsobila zkrat přes výstupní tranzistor T2. Střídavý proud však přes kondenzátor do zátěže (reproduktoru) projde
Praktická zapojení 2.2 NF zesilovač dvojčinný s komplementárním zapojením v praxi
Tranzistorové dvojčinné (třída AB a B) c) Nf zesilovač dvojčinný v kvazikomplementárním zapojení Protože u komplementárních tranzistorů je obtížné vybrat dvojice se zcela stejnými vlastnostmi, používají se tzv. kvazikomplementární zapojení se společným kolektorem. Komplementární dvojici o malé kolektorové ztrátě použijeme k buzení koncového stupně o mnohem větším výkonu, je-li koncový stupeň v sériovém zapojení. Na obr. působí dvojice T1 a T2 jako proudové zesilovače pro koncové tranzistory T3 a T4
Praktická zapojení 2.3 NF zesilovač dvojčinný v kvazikomplementárním zapojení v praxi
Tranzistorové dvojčinné (třída AB a B) d) Nf zesilovače dvojčinné různé varianty zapojení
Zesilovače IV. Praktická zapojení Elektronkové dvojčinné (třídy AB a B) Uvedené zapojení se používá pro získání větších výkonů u zesilovačů v PA (koncových stupních). Každou půlvlnu vstupního signálu zesiluje jedna z dvojice elektronek a na výstupu zesilovače získáme zesílený kompletní signál - tj. obě půlvlny
Praktická zapojení 2.4 Elektronkový dvojčinný NF zesilovač s transformátory v praxi
Test - 20 1. Načrtněte schéma a vysvětlete princip tranzistorového dvojčinného koncového zesilovače: a) s transformátory b) s invertorem 2. Načrtněte schéma a popište princip funkce dvojčinného koncového zesilovače s tranzistory v zapojení: a) komplementárním b) kvazikomplementárním Řešení: DUM - VY_32_ INOVACE_C.3.20 str. 2-13
ISŠT Mělník Použitá literatura: [1] Příručka pro elektrotechnika Ing.Klaus Tkotz a kol., vydalo nakladatelství Europa-Sobotáles cz. s.r.o., Praha 10 v roce 2006 (ISBN 80-86706-13-3) [2] Praktická elektrotechnika Petr Bastian a kol., vydalo nakladatelství Europa-Sobotáles cz. s.r.o., Praha 10 v roce 2004 (ISBN 80-86706-07-9) [3] Volně šířené a dostupné firemní prezentační materiály a prodejní katalogy výrobců polovodičových součástek a finálních výrobků [4] Archiv autora Seznam zdrojů obrázků na jednotlivých stranách prezentace: 2. [4] 3. [4],http://www.ebastlirna.cz/modules/Forums/files/doris-b_123.png 4. - 5. [4] 6. [4] 7. [4] 8. http://engel.ic.cz/projekty/tw40.gif, http://engel.ic.cz/projekty/ultiamp_by_peen.pdf_obr.11 9. http://moryst.sweb.cz/elt2/stranky1/elt025.htm 10. http://hellweb.loose.cz/school/elt/!25_soubory/image091.png, [4] 11. [4] 12. [4] 13. http://www.kutloch.cz/ampl/pp84/s1.gif, [4] Autorem materiálu a všech jeho www.isstechn.cz částí, není-li uvedeno jinak, je Ing.František MORAVEC