Proiectarea Amplificatorului de Puterea 20W

I Partea teoretică

 1.Introducere:

Amplificatoarele de semnale electrice constituie baza sistemelor şi dispozitivelor de comunicaţii mobile CM, radiocomunicaţii RC, radiodifuziune RD şi televiziune TV, deoarece amplificarea semnalelor electrice este proprietatea fundamentală a aparatajului de prelucrare a semnalelor electrice.

Functia de amplificator liniar a circuitelor consta in transformarea semnalelor de mica putere aplicat la intrare intr-un semnal de iesire, cu puterea, tensiunea sau curentul mult mai mare, avand aceiasi forma de variatie in timp cu semanlul de intrare. Clasificarea amplificatoarelor. Exista mai multe criterii de clasificare:

- natura semnalelor de intrare si de iesire, dupa care distingem: amplificatoare de tensiune, amplificatoare de curent si amplificatoare de putere

- marimea semnalelor de intrare (iesire) in functie de care se disting:

amplificatoare de semnal mic si amplificatoare de semnal mare.

- tipul de dispozitiv electronic cu care este echipat circuitul:

amplificatoare cu tranzistoare bipolare, amplificatoare cu tranzistoare bipolare, cu diode tunel, sau cu tuburi electronice

- numarul de etaje:

amplificatoare cu un etaj sau cu mai multe etaje

- tipul cuplajului intre etaje:

amplificatoare cu cuplaj RC, cu cuplaj prin transformator, cu cuplaj direct.

- clasa de functionare: amplificatoare in clasa A, clasa B, clasa C . Un montaj des intalnit in etajele de audiofrecventa de semnal mic este acela cu colector comun.

Principiul de funcționare în tehnică pe larg este utilizată metoda de dirijare cu cantităţi mari de energie, consumând cantităţi mici de energie dirijatoare. Ca caz particular de dirijare cu energia la care procesul de dirijare este continuu în timp, lent şi univoc este numită amplificarea, iar dispozitivul ce execută procesul de amplificare este numit amplificator.

Amplificatoarele sunt destinate prelucrării liniare de semnal şi măririi nivelului lui de putere (U, I) prin debitare în sarcină de o sursă de alimentare a unei puteri controlate

Amplificatorul este un circuit (bloc funcţional) care realizează creşterea puterii semnalului, păstrând informaţia din semnalul original aplicat la intrarea lui. Creşterea puterii semnalului se face pe seama energiei absorbite de la sursa de alimentare. Amplificatorul este prezent în majoritatea circuitelor care realizează alte funcţiuni de prelucrare a semnalului (oscilatoare, multiplicatoare de semnal, stabilizatoare, modulatoare, demodulatoare, convertoare etc.). În general, informaţia se modifică prin conservarea formei semnalului, pentru care, amplificatorul trebuie se lucreze în regim liniar. Totuşi, nu întotdeauna forma semnalului este păstrată riguros. Există situaţii în care amplificatorul lucrează liniar, dar forma semnalului este afectată atât de distorsiunile neliniare, cât şi de cele de amplitudine sau de fază, sau şi de una şi de alta concomitent. Din cele spuse mai sus rezultă că avem două tipuri de circuite electronice conform prelucrării semnalului

1. Circuitele electronice liniare, de regulă, se utilizează în prelucrarea semnalelor de valori mici; pentru analiza lor în baza schemei electrice principiale de circuit se elaborează schema echivalentă, folosind modelele liniare a elementelor amplificatoare (tranzistorilor, tuburilor electronice etc.) pentru semnale mici la care parametrii se pot considera constanţi, având valori determinate de punctul static de funcţionare. În circuitele liniare ca regim de funcţionare a elementelor amplificatoare este regimul clasa A.

2. Circuitele analogice neliniare funcţionează în regim de prelucrare a semnalelor de valori mari. Pentru acest clas de circuite elaborarea schemelor echivalente liniare de analiză este inacceptabilă. În analiza şi proiectarea lor se folosesc familiile de caracteristici statice a elementelor active şi metode de analiză şi calcule grafo-analitice. Circuitele analogice neliniare funcţionează de regulă în regimele clasa AB sau B, mai rar în regimul clasa A.

 2.Amplificator de putere de două etaje:

In cazul amplificatoarelor de putere prezinta interes nu numai amplitudinea semnalului de la bornele de iesire ale amplificatorului, ci si puterea debitata de acest semnal in sarcina. In mod obisnui, pentru a obtine o anumita putere la iesirea etajului final al amplificatorului, trebuie aplicata o anumita putere la intrarea lui, deci acest tip de amplificatoare se caracterizeaza printr-o anumita amplifcare de putere. In principiu exista, doua deosebiri principale intre amplificatoarele de tensiune si cele de putere, in privinta conditiilor specifice de functionare:

- nivelul semnalului necesar la intrare: semnal mic la amplificatoarele de tensiune (AU) si semnal mare la cele de putere (AP)

- valorea impedantei de sarcina; relativ mare (Zint ~ h11 = sute de ohmi pana la kiloohmi) pentru AU, mica (Rdifuzor = cativa Ω) pentru AP.

Un alt aspect important in cadrul acestor etaje este acela al randamentului, care trebuie sa fie cat mai ridicat.Etajul absoarbe de la sursa de alimentare o anumita putere , din care o parte foloseste ca putere utila , dezvoltata pe rezistenta de sarcina si o parte se pierde pe tranzistor si elementele rezistive ale schemei prin care circula componente continue (putere disipata, ); puterea disipata pe tranzistor trebuie sa nu depaseasca admisibila a acestuia.

Clase de functionare pentru amplificatoare de putere

In functie de tensiunea continua de polarizare baza emitor si de amplitudinea semnalului de excitatie, un tranzitor poate fi utilizat in mai multe regimuri de lucru, numite clase de functionare. (fig.2)