Elaborarea Amplificatorului de Putere cu Transformatori

INTRODUCERE

Amplificatoarele electronice reprezinta un ansamblu de componenete lectronice conectate intre ele si destinate de a mari puterea semnalului sinusoidal aplicat cu modificari ale formei acestuii si cu distorsiuni minime. Amplificatorul poate fi examenat ca un coadripol in care principalul, sunt parametrii de intrare si iesire.

Intrare amplificatorului este echivalenta cu o impedanta. Semnalul de intrare este caracterizat de doua marimi, tensiunea si intensitatea curentului de intrare. La iesire, insa, amplificatorul se comporta ca un generator de semnal sinusoidal cu o impedanta interna. Semnalul de iesire este caracterizat si el de doua marimi, tensiunea si curentul, obisnuit fiind prezentat printr-una dintre ele.

Parametrii amplificatoarelor

Parametrii amplificatoarelor sunt marimi de intrare, marimi de iesire sau marimi de transfer ( legaturi intre semnalele de intrare si de iesire ). Se exprima pentru un semnal sinusoidal in regim permanent, la frecventa centrala.

Puterea de iesire nominala (Pon)

- reprezinta puterea maxima la iesire pe sarcina in conditiile unei deformari maxim admise a semnalului de iesire.

Amplificarea in tensiune

- Ku = Uo / Ui ( tensiunea de iesire pe tensiunea de intrare ).

Sensibilitatea

- semnalul de intrare pentru care se va obtine puterea de iesire nominala (de obicei Ui sau poate fi si Ii )

Amplificarea in curent

- Ki = Io/ Ii ( curentul de iesire pe curentul de intrare ).

Amplificarea in putere

- Kp = Po / Pi ( puterea de iesire pe puterea de intrare ).

Rolul unui amplificator de putere este de a debita in sarcina (rezistiva de obicei) puterea necesara in conditiile unui randament cat mai bun, a unei amplificari de putere cat mai mari si al unui factor de distorsiuni cat mai mic. Amplificatorul de putere poate fi compus din mai multe etaje: primar, prefinal, final, se mai numesc cascade. Fiecare din aceste amplifica semnalul si-l pregateste pentru urmatorul.

La proiectarea unui lant de cascade de amplificare se dau sarcina si sursa de semnal (de exemplu microfon si difuzor) si se impune putera de iesire cu distorsiunile sub o limita data , pornind de la un semnal cunoscut de intrare. Calculul se face de la etajul final spre circuitul de intrare.

1. ANALIZA SARCINEI TEHNICE

Pentru a elabora un amplificator e necesar de a alege rigimurile de functionare a tranzistorilor: A (puterea pana la 50 de mW), B si AB(puteri mai mari de50mW).Etaje in clasa A sunt acelea care au randamente mici, aceste etaje sunt utilizate in cazurile in care puterile sunt mici si problema randamentului nu este importanta. In aceste etaje se poate evita apropierea punctului de functionare al tranzistorului de zonele neliniare si se pot obtine distorsiuni foarte mici. In majoritatea situatiilor sunt utilizate tranzistoare in conexiune emitor comun datorita amplificarii mari de putere in aceasta conexiune. Dezavantajul principal il constituie trecerea prin sarcina a unui curent cu componenta continua importanta - curentul in punctul static de functionare. Un alt dezavantaj al tuturor schemelor in clasa A pe langa randamentul mic, il constituie consumul de putere de la sursa de tensiune continua in pauza semnalului util. Cu toate acestea el se foloseste pe scara larga in amplificatoarele de semnal mic. In cazul nostru nu putem folosi tranzistoare functionînd in clasa A deoarece puterea de iesire depaseste 50 mW, in acest caz noi folosim tranzistoare functionînd in clasa B sau AB de lucru. Utilizarea tranzistoarelor in clasa B ( punctul de functionare in origine), sau AB

( punctul de functionare putin peste limita de deschidere), conduce, in primul rand, la marirea randamentului. In plus componenta continua este practic zero si consumul de la sursa de tensiune in pauza semnalului este foarte mic, asadar pentru etajul final vom folosi regimul de functionare AB si vom folosi o schema cu doua tranzistoare ( VT3 = npn si VT4 = pnp ), numita in contratimp, deoarece tranzistoarele functioneaza pe rand, unul pe semiperioada pozitiva a tensiunii de intrare, celalalt in semiperioada negativa. Pentru ca forma tensiunii de iesire sa fie simetrica ( distorsiuni mici ) este necesar ca cele doua tranzistoare, unul pnp celalalt npn, sa fie cat mai apropiate ca performante. Ele se numesc tranzistoare complementare si sunt fabricate special. Valoarea maxima a tensiunii de iesire se obtine atunci cand tranzistoarele T3 sau T4 sunt la saturatie. Analizînd datele din sarcină vedem ca amplificatorul va lucra in intervalul de frecvete(63-18000)Hz,ce face parte din banda frecventelor mari. Tensiunea de intrare este de 0,05 V iar cea de iesire de 10V prin urmare coeficientul de amplificare in tensiune va fi 200. Rezistenta interna a sursei de semnal este 4300 deci puterea de intrare va fi 0,145μW, dar cea de iesire 12,5 W, raportînd aceste doua valori obtinem coeficientul de amplificare in putere 79,35[dB]. Amplificatorul respectiv va avea patru etaje, primele vor lucra in regimul A celelalte in regimul B sau AB. Pentru asigurarea puterii la iesire se utilizeaza o sursa de tensiune marimea careia se data.