Diseñar un informe experimental sobre un amplificador de potencia OTL.
Informe de Diseño "Amplificador de Potencia OTL"
Un sistema electrónico siempre tiene un determinado sistema de salida, como por ejemplo hacer que un altavoz produzca sonido, etc. Para que la carga funcione normalmente, la última etapa del circuito amplificador conectada a la carga no solo debe proporcionar suficiente voltaje a la carga, sino también suficiente corriente a la carga, es decir, proporcionar suficiente potencia. La etapa del circuito amplificador generalmente se llama amplificador de potencia, conocida como etapa de amplificador de potencia. Es ampliamente utilizado en sistemas de comunicación y diversos dispositivos electrónicos.
Dado que la parte del amplificador de potencia de mi radio está rota, quiero diseñar un amplificador de potencia para repararla. Leí varios libros de referencia y aprendí los siguientes puntos de conocimiento sobre los amplificadores de potencia:
1. Varios requisitos de índice principales de los amplificadores de potencia de baja frecuencia
Es decir: potencia de salida, eficiencia y distorsión no lineal.
[1]La potencia de salida debe ser lo suficientemente grande. La tarea básica del amplificador de potencia es amplificar la potencia de la señal, por lo que es el indicador técnico principal para garantizar que se envíe suficiente potencia de señal a la carga. Por esta razón, se requiere que el transistor proporcione tanto voltaje y corriente como sea posible y, a menudo, tiene que trabajar cerca del estado límite del tubo. Al diseñar un amplificador de potencia de esta manera, primero debe seleccionar el transistor apropiado de acuerdo con la potencia de salida para garantizar que el tubo pueda funcionar normalmente con una salida de alta potencia.
[2] La eficiencia debe ser alta. Un amplificador de potencia esencialmente amplifica una pequeña señal de entrada en una gran señal de potencia de salida. Este es un proceso de convertir la energía del suministro de energía en energía de señal y entregarla a la carga. Por lo tanto, en el circuito existe un problema de eficiencia de conversión. Si se puede convertir más potencia de CC suministrada por la fuente de alimentación en potencia de salida de CA, la eficiencia del circuito será alta. De lo contrario, la eficiencia del circuito será baja.
[3] La distorsión no lineal es pequeña. El transistor del amplificador de potencia funciona en un estado de amplificación de señal grande, y las curvas características de entrada y salida del tubo no son lineales, lo que inevitablemente produce una distorsión no lineal. El punto de funcionamiento estático del tubo y la resistencia de carga equivalente del colector (RL') deben seleccionarse correctamente. Además, de acuerdo con la potencia de salida, la resistencia interna Rs (resistencia de salida) de la etapa de excitación también se puede seleccionar adecuadamente para reducirla. distorsión no lineal.
2. Tipos y características de los amplificadores de potencia
Debido a los diferentes estados de funcionamiento y formas de circuito de los transistores, los amplificadores de potencia se pueden dividir en diferentes tipos según el estado de funcionamiento de los transistores. , se pueden dividir en: Clase A, Categoría B y Categoría A y B. La llamada Categoría A significa que el transistor está siempre encendido durante todo el ciclo de la señal y su colector siempre tiene corriente fluyendo a través de él. La Categoría B significa que el transistor está encendido durante la mitad del ciclo de la señal y el transistor está apagado; la otra mitad del ciclo; y las Categorías A y B son comunes entre la Categoría A y la Categoría B. El tiempo de conducción del transistor es mayor que medio ciclo y menor que un ciclo. Según la forma del circuito: existen amplificadores de potencia acoplados a transformador de salida y amplificadores de potencia acoplados a transformador de salida (OTL).
Un amplificador de potencia push-pull de Clase B sin transformador de salida se denomina circuito OTL. Equivalente a un amplificador de potencia push-pull de Clase B que utiliza un transformador de salida, el circuito OTL tiene las ventajas de una fácil integración y un buen rendimiento de frecuencia.
2. Indicadores técnicos del tema
Potencia de salida Po = 1W de carga (impedancia del altavoz) RL = 8 ohmios
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1. Principios de diseño del amplificador de potencia OTL
1. Se proporcionan indicadores de diseño:
Potencia de salida Po=1W resistencia de carga RL =8 ohmios
2. Diseño del circuito
En la imagen, diseñé la etapa de salida del amplificador de potencia. Está compuesta por un circuito simétrico complementario T1 es un tubo NPN y T2 es un tubo PNP. en el semiciclo positivo, T2 se corta, T1 conduce. T1 tiene un efecto de amplificación y la corriente I1 fluye a través de la carga RL. Durante el semiciclo negativo de Vi, T1 se apaga y T2 se enciende. T2 tiene un efecto de amplificación y I2 fluye a través de la carga RL. No importa qué tubo de este circuito funcione, es equivalente a un dispositivo de salida de radiador, de modo que la corriente de salida es lo suficientemente grande y la resistencia de salida es pequeña, por lo que la carga puede obtener una gran potencia efectiva. Este circuito utiliza dos tubos invertidos con características simétricas para complementarse entre sí para completar la función de amplificación push-pull. Nuestro circuito es un circuito simétrico complementario.
Sin embargo, dado que la relación entre la tensión de salida Vbe de cada tubo y IC no es una relación lineal ideal, y ambas son tensiones de zona muerta VT.
En segundo lugar, se debe agregar un cierto voltaje de polarización estática VBE entre la base y el emisor del tubo para superar la distorsión cruzada.
3. Pasos de diseño
(1) Determinar el voltaje de la fuente de alimentación Ec
De acuerdo con los requisitos de diseño de potencia de salida y carga, se sabe que Pom =1W, RL=8 Ohm
So Ec=(8PomRL)1/2=10V
(2) Seleccione R16 y R17
R16 y R17 son Resistencias de corriente del emisor, utilizadas principalmente para estabilizar el punto de funcionamiento estático, generalmente tomadas:
R16= R17=0,5 ohmios.
(3) Seleccione las válvulas de alta potencia T1 y T2 SD05C
Al seleccionar las válvulas de alta potencia, solo necesita considerar tres parámetros, a saber, el voltaje inverso máximo BVCEO entre las Electrodos C-E del transistor, electrodo colector ICM de corriente máxima y PCM de disipación de potencia máxima del colector.
(A) Cuando se determina el voltaje de alimentación EC, la contrapresión máxima que soportan T1 y T2:
VCEMAX=EC
(B) Si se ignora la caída de presión del tubo, la corriente máxima del colector de cada tubo es:
IC1MAX=(EC/(RL+R16))/2
Debido a que las resistencias del emisor R16 y R17 Se seleccionan T1 y T2. Si es demasiado pequeño, la estabilidad del tubo será pobre, y si es demasiado grande, perderá más potencia de salida. Generalmente tomado:
R16=R17= (0.05-0.1) RL
(C) Consumo máximo de energía del colector de un solo tubo: --