Diseño de amplificador de potencia de baja frecuencia (rápido)
1.
Diseño del circuito de la etapa del amplificador de potencia Cuando el amplificador de potencia emite a
máxima potencia sin distorsión, la amplitud del voltaje de salida es
Para dejar suficiente espacio, toma
A partir de esto, se puede calcular la ganancia de voltaje total del amplificador de potencia
, que se expresa en decibeles.
Amplificador de potencia El circuito de primera etapa puede utilizar directamente un amplificador de potencia integrado, o puede estar compuesto por componentes discretos. Sin embargo, dado que el ajuste de la etapa del amplificador de potencia integrado a menudo no logra el propósito, se utiliza un circuito amplificador de potencia. Se selecciona un componente compuesto por transistores. El diagrama del circuito es el siguiente: donde
,
forman un amplificador diferencial. Si los parámetros del circuito son completamente simétricos, el circuito tendrá. una alta relación de rechazo del modo *** y puede superar la deriva del punto de funcionamiento estático causada por los cambios de temperatura. Los transistores
forman un amplificador de voltaje para proporcionar voltaje de conducción para el circuito amplificador de potencia final. Los transistores
,
,
,
forman el circuito amplificador de potencia final y el extremo de salida es un circuito OCL complementario y simétrico. . Se utiliza acoplamiento de CC entre estas tres etapas y se introduce retroalimentación negativa de CC. La ganancia de voltaje está determinada por la resistencia de retroalimentación, es decir,
. Condensador paralelo de rama de retroalimentación
puede reducir la autoexcitación de alta frecuencia. (1)
Circuito amplificador de potencia de etapa final
Los requisitos técnicos de este diseño: el coeficiente de distorsión no lineal de la señal de onda sinusoidal de salida a potencia nominal
3 La eficiencia
55, por lo que es mejor que el circuito amplificador de potencia final funcione en Clase A y B. Porque cuando se trabaja en el estado Clase A, aunque el coeficiente de distorsión no lineal es pequeño, la eficiencia es baja, generalmente menos de 50. Si se trabaja en el estado Clase B, aunque la eficiencia es alta, la forma de onda de salida es propensa a la distorsión cruzada y no puede alcanzar Distorsión no lineal. Coeficiente de distorsión lineal
3 requisitos. En la imagen de arriba, los diodos
,
,
y el potenciómetro
se utilizan para ajustar el estado de funcionamiento del circuito. Cuando esté estático, ajuste el potenciómetro
para que el voltaje entre A y B sea 2,8.V, que es aproximadamente igual al transistor
,
,
La suma de los voltajes de unión de,
. Cuando el transistor está en un estado de microconducción, el voltaje entre el punto O y tierra debe ser de 0 V, superando así la distorsión cruzada.
Utilizando
, -
fuentes de alimentación duales, a partir de lo anterior se puede calcular que la amplitud del voltaje de salida es de 20 V, entonces
20V , para dejar espacio, seleccione
=24V, -
=-24V. Los transistores de salida de potencia
,
elige un par de transistores de efecto de campo simétricos complementarios de alta potencia 2N3055 y MT2955. Su frecuencia característica
, potencia disipada
20W, elige
gt 50. Los tubos conductores
y
son también un par de transistores complementarios y simétricos, con frecuencia característica
y potencia de disipación
500mW, seleccione
gt;80. (2)
Circuito de amplificación de voltaje
El circuito de amplificación de voltaje proporciona voltaje de conducción al amplificador de potencia final
y está compuesto por transistores
; operación estática El punto está determinado por las resistencias R4, R8 y R9, y la corriente del colector se considera de aproximadamente 6 mA. El condensador
es una rama de retroalimentación negativa de voltaje de alta frecuencia para evitar la autoexcitación de alta frecuencia. (3)
Circuito amplificador diferencial
El circuito amplificador diferencial está compuesto por transistores
y
. El circuito amplificador diferencial se selecciona como etapa frontal de la etapa amplificadora de potencia principalmente para mejorar la capacidad antiinterferente del circuito. El punto de funcionamiento estático del circuito está determinado por las resistencias R6 y
y R2 y
. La corriente del colector del tubo de par diferencial suele ser de aproximadamente 1 mA.
2． Diseño del circuito del preamplificador La función principal del circuito del preamplificador es amplificar la señal de entrada de 5 mV ~ 700 mV sin distorsión a la señal de entrada de 1,4 V requerida por la etapa del amplificador de potencia. Por lo tanto, es necesario resolver dos problemas: en primer lugar, el factor de amplificación de voltaje de 400 veces y el ancho de banda BWgt de este nivel; en segundo lugar, las señales en el rango de 5 mV-700 mV solo se pueden amplificar a 2 V; Para cumplir con el requisito de potencia de salida nominal Po
20W. Para el primero, se puede utilizar un amplificador de dos etapas porque el producto ganancia-ancho de banda del amplificador es constante a medida que disminuye la ganancia de la primera etapa, se puede aumentar el ancho de banda. Para este último, se puede diseñar un circuito de control de volumen o un circuito de control automático de ganancia para controlar la señal de entrada de la etapa del amplificador de potencia en aproximadamente 2V. Según las ideas anteriores, el circuito preamplificador diseñado se muestra en la siguiente figura. Entre ellos, NE5532 es un amplificador operacional integrado de amplificador operacional dual, que se puede utilizar para formar un circuito amplificador secundario. Sus principales parámetros de rendimiento son los siguientes: ganancia de ancho de banda del producto 10MHz, velocidad de respuesta 9V/
, relación de rechazo de modo *** 100
, resistencia de entrada 300k
. Configure la
ganancia del preamplificador en: para una señal de entrada con una amplitud de 5
mV~700mV, la
amplitud de salida es 100mV~14V
. Seleccione voltaje de alimentación
=24V, -
=-24V. El tamaño de la señal de entrada del amplificador de segunda etapa está controlado por el potenciómetro de control de volumen. Supongamos que la ganancia de
es que para una señal de entrada de 100 mV, se amplifica directamente a 2 V por
sin ser atenuada por el potenciómetro
; una señal superior a 100 mV, luego ajuste el potenciómetro de control de volumen
Primero atenúe y luego amplifique, de modo que
la amplitud de la señal amplificada también sea de 2 V para cumplir con la potencia de salida nominal de requisitos de la etapa del amplificador de potencia
. 3. Diseño del circuito generador de onda cuadrada
Las funciones del circuito generador de onda cuadrada: primero, es convertir la salida de onda sinusoidal de 1000 Hz de la fuente de señal en una onda cuadrada con polaridad simétrica positiva y negativa, y
=200mV; en segundo lugar, la señal de onda cuadrada debe amplificarse a través del canal de amplificación para que la salida alcance la potencia nominal
. Además, se deben cumplir los requisitos para los parámetros de formación de ondas cuadradas