Усилитель мощности

Расчет полосового пропускающего фильтра со сложной отрицательной обратной связью

1. Находим величину конденсатора С. Для этого используем формулу

[мкФ], где в [Гц]. (3.42)

2. Определяем (i – номер звена).

Для первого звена:

. (3.43)

Для второго звена:

. (3.44)

3. Определяем .

Для первого звена:

. (3.45)

Для второго звена:

. (5.46)

4. Находим .

Для первого звена:

. (3.47)

Для второго звена:

. (3.48)

При выборе ОУ для данного фильтра следует учитывать, что дифференциальный коэффициент усиления ОУ на частоте должен быть больше, чем .

Выбор ОУ здесь следует производить таким образом:

- определить величину ;

- найти необходимую частоту единичного усиления ОУ по формуле: ;

- выбрать усилитель с частотой единичного усиления .

Современные усилители мощности (УМ) строятся, в основном, с использованием ОУ по бестрансформаторной схеме. Они состоят из двух частей:

- предварительного каскада на операционном усилителе, включенном по схеме инвертирующего или неинвертирующего усилителя;

- оконечного каскада на комплементарном эмиттерном повторителе, собранного на дополнительно подключенных внешних транзисторах.

Оба каскада охватываются общей отрицательной обратной связью, как показано на рисунке 3.10.

а

б

Рисунок 3.10 – Общая структура УМ на базе ОУ: а – на дополнительно подключенных внешних транзисторах; б – на мощном ОУ

Существует ряд типов ОУ, которые в своей структуре уже содержат как каскады предварительного усиления, так и выходной каскад на мощных транзисторах. Это так называемые мощные операционные усилители. Они также могут служить основой УМ.

Операционные усилители общего применения обычно допускают выходной ток от 5 до 10 мА. Существуют специальные мощные ОУ с большим выходным током. К мощным обычно относят усилители, допускающие выходной ток свыше 300 - 500 мА. Мощными можно также считать ОУ, отдающие в нагрузку мощность свыше 1 Вт.

Примером отечественных мощных ОУ могут служить микросхемы К157УД1 с выходным током до 300 мА, К1040УД2 на выходной ток 0,5 А и сдвоенный ОУ К1460УД2Р с током до 1 А.

Мощные ОУ широко представлены среди продукции многих ведущих фирм электронных компонентов.

Примером полупроводникового интегрального мощного ОУ может служить достаточно широко распространенный усилитель LM12 фирмы National Semiconductor с выходным током до 10 А и рассеиваемой мощностью до 90 Вт. Из новых моделей этой фирмы можно отметить монолитный ОУ LM675, наследник знаменитого LM15. Его выходной ток может достигать 3 А при питании от источников ±(8…30) В. Максимальная рассеиваемая мощность – 30 Вт.

Ещё один интересный пример – операционные усилители ОРА567 и ОРА569 фирмы Texas Instruments. Они различаются лишь корпусами. Это низковольтные ОУ (напряжение питания 2,7…5,5 В), которые способны отдать в нагрузку ток до 2,4 А.

Фирма Linear Technology выпускает ОУ LT1970, обеспечивающий ток через нагрузку до ±0,5 А при напряжении питания 5…36 В.

Лидирующее положение на рынке мощных ОУ последние годы занимает фирма Apex Micotechnology. Из новых разработок Apex можно обратить внимание на гибридный ОУ типа РА52 с напряжением питания до ±200 В и выходным током до ±40 А (пиковое значение ±80 А). Усилитель допускает рассеяние мощности до 400 Вт.

Гибридные усилители очень дороги, поэтому фирма Apex Microtechnology начала выпуск ОУ нового типа так называемых Open Frame. Эта конструкция представляет собой печатную плату, на которой установлены дискретные бескорпусные компоненты. Один из усилителей этого типа МР240 – при напряжении питания ±100 В отдаёт в нагрузку ток до 25 А. Установленный на охладитель, он способен рассеять мощность до 170 Вт.

Данные отечественных и некоторых зарубежных мощных ОУ приведены в таблице Е.1 (Приложение Е). Там же приведены и рекомендуемые схемы их включения. Для зарубежных ОУ схемы приведены в соответствии с отечественными стандартами на условные изображения.

Дата добавления: 2014-11-18