Характеристика и схемы трансформаторного усилителя мощности, виды

Трансформаторные усилители мощности (ТУМ) – это аппараты, которые обеспечивают заданный параметр мощности воздействия Р_н при действующем сопротивлении воздействия R_н. Эти устройства могут иметь один или два такта. Первые функционируют в режиме категории А, вторые — В или АВ. Есть различные их виды, и наиболее распространённые представлены далее.

Согласующий трансформатор: сущность и принцип действия

СТ (аббревиатура данного трансформатора) – это агрегат, который передаёт частотные сигналы в разном спектре с наименьшими сбоями и стабильным показателем передачи сигналов.

Сущность заключается в содержании подложки, которая сделана из диэлектрика и ферритной пластины.

Состав

• указанная подложка (цифра 1 на схеме),
• проводники (цифры 2-4),
• полосковый проводник (5),
• металлизация (6),
• щелевой контур (7),
• ферритная пластина (8),
• вторая металлизация (9),
• зазоры (10, 11)
• вспомогательные щелевые участки (12, 13).

Принципы работы СТ отражается в таком алгоритме:

• В обмотку 4 поступает сигнал. С помощью пластины и металлизации (6) проводники (2-4) связываются друг с другом.
• С одной стороны добавляется проводник (4), со второй – металлизация (9).

Благодаря связям проводников частоты сокращаются вдвое.

Разновидности усилителей мощности для согласующих трансформаторов

Здесь фигурируют такие устройства:

• Входные. Их задача – согласовывать выходное сопротивление входного сигнального источника с идущим после этого каскадом.
• Межкаскадные. Согласовывают это же сопротивление, но предыдущего каскада. При этом идёт входное сопротивление нового каскада.
• Выходные. Нормализуют обозначенное сопротивление, но оконечного каскада с сопротивлением его воздействия.

Входные данные обозначаются буквами:

• Т – первый компонент.
• ВТ – входной сигнал для транзисторных аппаратов.
• Нумерация разработки.

Пример: ТВТ-1 – это входной трансформатор для транзисторных агрегатов с числовым обозначением разработки 1.

Выходные СТ обозначаются так:

• компонент – Т,
• ОТ (оконечный вариант для транзисторных приборов)
• порядковая цифра разработки.

Пример: ТОТ-4 – выходной СТ для устройств с транзисторами, разработка №4.

Межкаскадные виды имеют такие обозначения:

•  Т,
• М,
• число – показатель мощности,
• нумерация разработки.

Пример – ТМ15 – 45. Это миниатюрный СТ с каскадами, мощностью 15 А. Разработка №45.

Также существуют выходные модели ТОЛ. Здесь:

• Т – трансформатор,
• О – оконечный,
• Л – ламповый тип.

Они полностью удерживают заданные параметры в спектре от 300 до 10 000 Гц. Их рабочие мощности находятся в диапазоне 0,1…6 В*А. Допустимая неравномерность характеристик на предельных частотах составляет максимум 2 дБ. Наивысший показатель искажений – 5%.

Разновидности и схемы усилителей мощности

Здесь присутствуют следующие классификации:

• Виды сигналов: гармонические или импульсные.
• Типы усиливаемого тока: постоянный или переменный.
• Спектры частот: низкие (УНЧ), высокие (УВЧ).
• Частотные полосы: узкие, либо широкие.
• Амплитудно-частотные параметры. Усилители могут быть избирательными, резонансными и апериодическими.
• Развивающийся электрический показатель: напряжение, ток или мощность.

Усилитель мощности НЧ на пяти транзисторах 100-200 Ватт (TIP142, TIP147)

При мостовом соединении двух таких устройств мощности развивается до 400-500 Вт. Этот аппарат можно задействовать в комбинации со стационарной звуковоспроизводящей техникой.

В схеме его питания необходимо наличия выпрямителя, имеющего такую схему:

Конденсаторы здесь ставятся на напряжение 63 В.

Транзисторы TIP142 и TIP147 выглядят так:

При работе аппарата они рассеивают много тепла. Поэтому ставятся на радиаторы с солидной площадью тепловой генерации. Также устанавливается дополнительный охладитель, например кулер.

Требования по электричеству:

• Резерв мощности блока питания для моноканала – 350 Вт. Для стерео – 450-700 Вт.
• Каждая вторичная обмотка должна получать напряжение 34В.
• У выпрямителя каждая линия питания должна снабжаться предохранителем на 5-6 А.

Усилитель на трех транзисторах КТ315

Его технические данные:

• Мощность на выходе – 1 Вт.
• Параметр сигнала на входе – 250 мВ

Его схема:

Обозначенные транзисторы есть почти в любой отечественной радиотехнике. Их можно заменять аналогами, например КТ3102. Их вид и схема представлены ниже:

​Источником питания – батарея Крона 9В.

УНЧ на германиевых транзисторах

В его схеме присутствует минимум деталей. В источнике питания один полюс и нет стабилизации, но имеется дроссель.

Категория работы выходного каскада — АВ.

Схема устройства такова:

Его параметры:

• Совокупный КНИ – 3%.
• Мощность на выходе – 10 Вт.
• Нагрузка – громкоговорители на 8 Ом.

Каскадная схема ОИ-ОБ в усилителе мощности низкой частоты

Она выглядит так:

Статистические данные по вольтам и амперам на выходе таковы:

Если отсутствует входной сигнал, каска функционирует в спокойном режиме. Благодаря резистору R_и формируется напряжения сдвига U₀=I_с0·R_и. Оно задаёт ток статичности стока I_с0.

Координаты функциональной точки отражаются следующими обозначениями:

U_с0 =U_вых + U_R,

Здесь U_R — рубеж участка контролируемого сопротивления на обозначенных выходных данных

U_R =(1…2) – это показатель В;

I_с0 =U_вых/R_?,

R= R_{с +} R_н — сопротивление каскадной нагрузки по меняющемуся току.

Получается такая формула:

Здесь U_отс — параметр отсечки (напряжение)

I_си — ток стока, когда U_зи=0 В о

Резистор R_и вносит в каскад ООС, ведущую к температурной стабилизации. На сигнальных частотах её можно убрать, включив C_и.

Оба каскада (ОЭ и ОИ) производят инвертирование входного сигнала.

Схема устройства для низких частот такова:

Трехполосный усилитель на транзисторах и ОУ (14 Вт)

Его основные характеристики:

• Номинальный частотный спектр: 20 – 200 000 Гц.
• Частоты разделения – 400 и 4000 Гц.
• Мощность на выходе при сопротивлении 8 Ом составляет –14 В. Это условие для каналов с НЧ и СЧ. Для канала ВЧ – 5 В при 16 Ом.
• Уровни шумов на НЧ – 90 дБ. На СЧ и ВЧ – 80 дБ.

В каждом канале есть три разделительных фильтра. Первые два имеют частотный срез 400 Гц. Последний – 4000 Гц.

Высококачественный усилитель мощности НЧ (36Вт на 8Ом)

Он имеет две главные специфики:

• Мощную стойкость к самовозбуждению.
• Скромные искажения.

Это заслуга ООС, охватывающей каскад на выходе.

Его основные показатели:

• Номинальный частотный спектр: 20 – 20 000 Гц.
• Мощность на выходе при 8 Ом — 36 Вт.
• Шумовой уровень при замкнутом входе – 104 дБ.

В устройстве есть каскады, усиливающие сигнальное напряжение. Их всего три:

• Дифференциальный. Затрагивает транзисторы V7 и V2.
• Второй касается деталей V7 и V8.
• Выходной. Отражается в элементах VІ5—V18.

Эти процессы отражены на данной схеме:

Высококачественный транзисторный усилитель НЧ класса В (30 Ватт)

Его главная специфика заключается в том, что в его работе присутствует прямая связь, которая снижает искажения.

Его основные данные:

• Частотный диапазон: 20 – 20 000 Гц.
• Мощь на выходе при 8 Ом – 30 Вт, 4 Ом – 40 Вт.
• Сопротивление на входе – 20 кОм.
• Шумовой уровень – 75 дБ

В устройстве есть:

• Усилитель с 4 каскадами. Он функционирует в режиме А и касается транзисторов V3—V6, V9.
• Каскад на выходе. Режим его работы – В. Он касается деталей V12, V15, V16.
• Оборона п.2. от замыканий и перегруза.
• Компоненты С6, R15, R29 – сокращают искажения, образуя нормализованный стабильный мост.

Термостабильный усилитель с малыми динамическими искажениями (26 Ватт)

Его особенности:

• Слабые динамические искажения.
• Высокая температурная стабильность.

Основные данные:

• Частоты: 20 – 20 000 Гц.
• Мощность на выходе при 8 Ом – 20 Вт, 4 Ом – 26 Вт. Показатель на входе – при 8 Ом – 1 Вт.
• Шумы – 70 дБ.

В устройстве действуют три каскада:

• Дифференциальный. Охватывает транзисторы V1 и V2.
• Устроенный на деталях V4 и V5.
• Выходной – на элементах V9 и V10.

Схема

УНЧ на транзисторах с малыми динамическими искажениями (20 Ватт)

Особенность – резкие скачки уровней сигналов. Для их минимизации действует «отражатель токов». Он делает усиливаемый сигнал симметричнее на оконечном каскаде.

Основные данные:

• Рабочие частоты: 16 – 100 000 Гц.
• Показатель на выходе при 8 Ом – 20 Вт.
• Шумы составляют -60 Дб.

Каскады данного усилителя:

• Дифференциальный. Затрагивает транзисторы V 1 и V2.
• Второй, симметрия которого обеспечивается п.1 на деталях VЗ и V4-6.
• Выходной – на деталях V14— V17.
• Защита от замыканий на элементах V9 и V10.