XI Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2019

Усилители низкой частоты

Усилители низкой частоты предназначены для усиления гармонических составляющих непреобразованного передаваемого или принимаемого сообщения. Частотная характеристика усилителей низкой частоты охватывает спектральный диапазон от десятков Гц до десятков кГц (для УЗЧ), а для некоторых типов видеоусилителей высшая рабочая частота может составлять сотни кГц.

Основные характеристики усилителя низкой частоты

УНЧ являются элементом усилительного устройства, которое должно содержать также источник сигнала, нагрузку и источник питания (рис. 1).

Основное назначение УНЧ – усиливать мощность сигнала, т.е. при подаче на вход УНЧ электрического сигнала малой мощности получать на нагрузке сигнал той же формы, но большей мощности. Для усиления мощности УНЧ преобразует энергию источника питания с помощью усилительных приборов. В некоторых случаях УНЧ имеет и вспомогательное значение – осуществляет коррекцию формы сигнала.

Рис.1

Структурная схема УНЧ

По полосе усиливаемых частот (от нижней частоты диапазона до верхней) УНЧ делятся на усилители постоянного и переменного тока. Усилители постоянного тока (УПТ) – усилители медленно изменяющихся напряжений или токов, усилители переменного тока усиливают только переменную составляющую тока в необходимой спектральной полосе. Усилители звуковых частот – УНЧ, усиливающие сигналы в полосе частот, воспринимаемых ухом человека.

Основными элементами структурной схемы УНЧ (рис. 1) являются предварительный усилитель (ПУ) и усилитель мощности (УМ). К дополнительным элементам УНЧ относятся: цепи частотной коррекции и цепи обратной связи (ОС), кроме того в состав УНЧ часто включают регулятор усиления.

Усилитель мощности может содержать один или несколько каскадов усиления и предназначен для создания необходимой мощности в нагрузке.

Предварительный усилитель (или усилитель напряжения) служит для усиления слабого входного сигнала и создания необходимого уровня напряжения на входе усилителя мощности, он также может содержать один или несколько усилительных каскадов, причем часто в качестве входного каскада применяют эмиттерные (истоковые) повторители для лучшего согласования с источником сигнала.

Регулятор усиления в усилителях звуковой частоты используется в качестве регулятора громкости.

Цепи коррекции используются для изменения частотной характеристики УНЧ, в частности, к цепям частотной коррекции относится регулятор тембра. Коррекция частотной характеристики УНЧ часто применяется для компенсации искажений АЧХ источника входного сигнала (например, звука-снимающей магнитной головки в магнитофонах) или АЧХ нагрузки (например, звуковых колонок).

2.Простой усилитель низкой частоты

Этот усилитель можно встроить в любую маломощную аппаратуру с низковольтным питанием: приёмники, рации, слуховые аппараты и другая подобная аппаратура.

Технические характеристики:

Максимальная выходная мощность (Нагрузка 8Ом, 1кГц) = 0,3 Вт

Номинальное напряжение питания (0,3Вт, 8 Ом) = 3в

THD+N (при максимальной выходной мощности, 1кГц) = 1 – 1,5%

Рис.2

Принципиальная схема усилителя

Устройство и принцип работы

Усилитель состоит из двух узлов: входной каскад на транзисторе Т1 и выходной двухтактный на транзисторах Т2 – Т5. Сигнал, усиленный транзистором Т1 поступает в нагрузку R1 и выходной каскад. Транзисторы выходного каскада образуют два так называемых «плеча» выходного каскада. Транзисторы в этих «плечах» разной структуры, что является обязательным условием для данного усилителя. Поскольку транзистор КТ315 открывается положительным, а КТ361 отрицательным напряжением, то и «плечи» выходного каскада образованные ими усиливают лишь ту полуволну сигнала, поступающего с транзистора Т1, которая «открывает» транзисторы образующие их. Получается так: Т3 и Т4 усиливают положительные полуволны сигнала, Т2 и Т5 отрицательные. В точке соединения эммитеров транзисторов Т4 и Т5 происходит объединение сигнала и его подача в нагрузку. Так как для данного усилителя характерны искажения типа ступенька, которые неизбежно появятся при работе данного усилителя, для их ослабления включается резистор R2. Этот резистор создаёт небольшое напряжение смещения на базах транзисторов и ослабляет искажения сигнала.

Данный усилитель требует тщательной настройки, а именно:

Подбором резистора R1 устанавливается начальный ток покоя транзисторов (ток протекающий через транзисторы при отсутствии сигнала). Подбором этого резистора необходимо установить ток покоя на уровне 5 - 7 мА.

Подбором сопротивления резистора R5 необходимо установить напряжение в точке соединения транзисторов выходного каскада равное половине питающего напряжения, то есть 1.5 В.

Возможные дополнения

Если то устройство к которому подключается усилитель не имеет регулятора тембра или сигнал снимаемый с него слаб, можно собрать предварительный усилитель.

Рис.3

Схема каскада

Таким образом рассмотрено построение электронного устройства.

Литература:

Кибакин В.М. Основы теории и разработки транзисторных низкочастотных усилителей мощности. – М.: Радио и связь, 1988. – 240 с.

Электротехника и основы электроники. / Под ред. О.П. Глудкина, Б.П. Соколова. – М.: Высш. шк., 1993.

Джонс М.Х. Электроника – практический курс. – М.: Постмаркет, 1999. – 528 с.

Хоровиц П., Хилл У. Искусство схемотехники. –М.: Мир, 1986. – 600 с.

Манаев Е.И. Основы радиоэлектроники. – М.: Радио и связь, 1985. – 488 с.

Забродин Ю.С. Промышленная электроника. – М.: Высш. шк., 1982. – 496 с.

Колонтаевский Ю.Ф. Лабораторный практикум по радиоэлектронике. – М.: Высшая школа, 1989. – 206 с.

Код для цитирования: Скопировать