AMPLIFICATOARE DE PUTERE

tehnica mecanica

 

Tranzistorul functioneaza în clasa B daca punctul static de functionare (PSF) este plasat în apropierea originii caracteristicilor, ca în figura 6.1b, ceea ce determina un unghi de conductie θ = π.

În cazul amplificatoarelor de putere la care nu conteaza forma semnalului se poate folosi clasa C de functionare a tranzistorului, caracterizata prin faptul ca PSF este situat în zona negativa a axei semnalului de intrare, ceea ce determina un unghi de conductie al curentului   θ < π.

Spunem ca un amplificator este în clasa B daca tranzistorii din componenta etajului final lucreaza în clasa B.

Punctul static de amplificare al tranzistorului (PSF) se stabileste în apropierea originii caracteristicilor statice, ca în figura 6.3,a.

Constatam ca tranzistorul va amplifica numai alternanta pozitiva a curentului i_B, pentru ca alternanta negativa deplaseaza punctul de functionare în zona de blocare unde curentul de iesire i_C este independent de curentul i_B si are valori foarte mici (apropiate de zero).

În figura 6.3,a este prezentata caracteristica de transfer a curentilor unui tranzistor NPN si variatia în timp a curentului injectat în baza tranzistorului, iar în figura 6.3,b este prezentata forma de variatie a curentului de colector.   Se constata ca la iesirea etajului se transmit numai variatiile din domeniul pozitiv al curentului i_B.

W) pentru ca sa nu consume din puterea care trebuie transferata sarcinii.

Transformatorul TR₁ , pentru tensiuni de intrare pozitive determina valori pozitive ale tensiunilor V₁ si V₂ din secundar. Se constata ca alternanta pozitiva a tensiunii de intrare determina deplasarea punctului de functionare în zona activa a caracteristicilor tranzistorului T₁ .

Tranzistorul T₂ este blocat pentru ca tensiunea (V₂) se aplica cu minusul pe baza si tensiunea V_BE1 va fi negativa.

Curentul de colector i_C1 , circulând prin primarul transformatorului TR₂ va induce o tensiune electromotoare în secundar (si pe sarcina) pozitiva.

În alternanta negativa a tensiunii de intrare, polaritatea tensiunilor V₁ si V₂ din secundarul transformatorului TR₁ va fi negativa. În aceste conditii tranzistorul T₁ va fi blocat iar T₂ va amplifica tensiunea prezenta la intrare (V₂).

	Fig. 6.4.

Am constatat ca fiecare tranzistor amplifica o alternanta a tensiunii de intrare, ceea ce înseamna ca la iesire se poate obtine - prin analogie cu amplificatorul în clasa A - o putere de doua ori mai mare decât puterea maxim disipata pe fiecare tranzistor. Aceasta afirmatie este nejustificata deoarece intervalul de conductie al fiecarui tranzistor este numai de

p- radiani si nu de 2p - cum este cazul amplificatorului functionând în clasa A - ceea ce înseamna ca conditiile de disipare a puterii sunt mult usurate în cazul montajelor în clasa B. Se poate obtine o putere maxima de iesire teoretic de 2,5 ori mai mare decât puterea maxima a fiecarui tranzistor.

Randamentul conversiei energiei ajunge la 80%.

Pentru ajustifica aceste afirmatii si pentru a stabili relatii de proiectare a amplificatorului pelecam de la ipoteza ca divizorul de tensiune de alimentare în curent continuu este corect dimensionat asa încât tensiunea de c.c. V_BE polarizeaza tranzistorii în apropierea blocarii. Deblocarea tranzistorului o face tensiunea variabiila v_b din secundarul transformatorului de intrare

v_BE1 = V_BE + v_b,

v_BE2 = V_BE - v_b.

Cele doua tensiuni, prin intermediul caracteristicii de transfer a tranzistorului, determina curentii de colector

i_C1 = y v_BE i_C2 = y v_BE

care prin transformatorul de iesire determina curentul prin rezistenta de sarcina

.

Între tensiunea din secundar si cea din primar exista relatia

,

unde termenul care din fata diferentei curentilor este rezistenta reflectata din secundar în primar

.

Amplitudinea tensiunii variabile din colectorul tranzistorului poate fi adoptata un pic mai mica ca tensiunea de alimentare

unde k este un factor subunitar.

Deoarece în PSF curentul de colector este aproape zero, curentul continuu prin tranzistor este dat de valoarea medie a curentului variabil

.

Puterea preluata de la sursa de curent continuu este

O parte din puterea preluata este convertita în putere a semnalului variabil

,

iar restul de putere

este disipata de tranzistor.

Tranzistorul se adopta asa ca puterea disipata, determinata mai sus, sa nu depaseasca valoarea maxima a puterii pe care o poate disipa tranzistorul adoptat.

Nota: Puterea maxima utila pe fiecare tranzistor se obtine la k= 1

,

cu care, prin înlocuire aflam   expresia puterii disipate pe tranzistor

,

valoare maxima care se obtine la

Relatia de mai sus poate fi exprimata

cu ajutorul careia aflam puterea maxima ce se poate obtine cu doi tranzistori (în clasa B) si anume

.

De fapt se poate multiplica puterea maxim disipata a unui tranzistor cu un coeficient de (2,...,5) pentru a determina puterea maxima de pe sarcina.

Randamentul conversiei energiei se calculeaza clasic

Amplificatoare de putere în clasa B fara transformator de iesire

  Transformatorul electric este o piesa de gabarit mare, gabarit dependent de puterea vehiculata, de materialele si de tehnologia utilizata, motiv pentru care si pretul de cost este mare [10, 12 ].

PSF nu paraseste zona liniara a caracteristicilor

b)    Se pastreaza liniaritatea iesire - intrare

Tranzistorul este unilateral daca

a)     transfera semnalul numai de la intrare la iesire

b)    nu are reactie de la iesire la intrare

c)     puterea de la iesire este mai mare ca cea de la intrare

h_i este

a)     impedanta de intrare a tranzistorului

b)    conductanta de intrare a tranzistorului

c)     conductanta de iesire a tranzistorului

Testul 2

Factorul de amplificare are la numitor

a)     tensiunea generatorului

b)    curentul generatorului

c)     curentul de intrare al tranzistorului

d)    tensiunea de la intrarea tranzistorului

h_f este

a)     factorul de amplificare în curent

b)    factorul de amplificare în tensiune

Conexiunea CC se refera la

a)     conectarea la masa a colectorului în c.c.

b)    conectarea la masa a colectorului în c.a.

Semnalul de iesire la conexiunea EC se ia din

a)     colector

b)    emitor

c)     baza

Polarizarea tranzistorului în zona activa se face cu

a)     doua rezistente conectate în baza tranzistorului

b)    o rezistenta între baza si sursa de c.c.

Testul 3

Factorul de amplificare în conexiunea CC este

a)     mai mic ca 1

b)    mai mare ca 1

c)    

Factorul de amplificare în conexiunea BC este

a)     mai mic ca 1

b)    mai mare ca 1

c)    

Factorul de amplificare în conexiunea CC este

c)     supraunitar pozitiv

d)    supraunitar negativ

e)     mai mic ca 1

4. Impedanta de intrare în conexiunea CC este

a)     mare

b)    foarte mica

c)     egala cu h_i

5. Impedanta de iesire în conexiunea EC este

a) moderata

b) mica

c) aproximativ h_i

Testul 4

Reactia negativa scade

a)     factorul de amplificare

b)    impedanta de intrare

c)     impedanta de iesire

La esantionarea în nod si compararea pe bucla se utilizeaza în calcule

a)   A_v

b)  A_i

c)   A_Z

Transmisia pe bucla este definita astfel

a)

b) T= f A

Numarul topologiilor de reactie este

a)   1

b)  2

c)   3

d)  4

Marimea independenta de la iesire în cazul RN nod - nod este

a)     V₀

b)    I₀

Raspunsuri la testele de autoevaluare

Testul 1 de la pagina 114

1-b, 2- b si c, 3- a si b si c, 4-a, 5-a

Testul 1 de la pagina 222

1-a, 2- a si c, 3- c, 4- a si b, 5- a

Testul 2 de la pagina 222

1-a, 2- a , 3- b, 4- a si b, 5- a si b

Testul 3 de la pagina 223

1-a, 2- b si c , 3- b , 4- a , 5- a si c

Testul 4 de la pagina 224

1-a, 2- c , 3- a si b , 4- d , 5- a

Bibliografia

Ardelean I., Gurgoiu H., Petrescu L., Circuite integrate CMOS, Manual de utilizare, Ed.Tehnica, Bucuresti,1987;

Ardelean Z., Folescu Gh., Captatoare solare, Ed. stiintifica si Enciclopedica, Bucuresti, 1980;

Bârlea N. M., Fizica senzorilor, Ed. Albastra, Cluj-Napoca, 2000;

Bodea M (coord.),s.a., Diode si tiristoare de putere - aplicatii, Ed Tehnica, Bucuresti, 1986;

Bodea M., Vataseanu A., s.a., Circuite integrate liniare - Manual de utilizare, Vol II,III,IV, Ed. Tehnica, Bucuresti, 1980-1985;

Ciontu A., s.a., 153 montaje practice, Ed. Teora, Seria Electronica nr. 24, Bucuresti, 1998;

Ciugudean, M., s.a., Circuite integrate liniare - aplicatii, Ed. Facla, Timisoara, 1986;

Dascalu D., Rusu A., Profirescu M., Costea I., Dispozitive si circuite electronice, Ed. Didactica si Pedagogica, Bucuresti, 1982;

Festila I., Simion E., Miron C., Amplificatoare audio si sisteme muzicale, Ed. Dacia, Cluj - Napoca, 1990;

Finnegan T., Curent sources and mirrors, Electronic Engineering,Vol. 68,no. 830, 1996;

Herscovici H., Circuite integrate în aparatura de automatizare,   Ed Tehnica, Bucuresti, 1976;

Ianache C., Convertoare statice, dispozitive semiconductoare si redresoare de putere, Ed. Universitatii din Ploiesti, Ploiesti, 2000;

365 scheme practice cu circuite integrate CMOS, Ed. National, Bucuresti, 1999;

Lazaroiu A., Naicu s., Generatoare de semnal - analogice si digitale, Ed. Matrix, Bucuresti, 2000;

Lojewski G., Microunde, Dispozitive si circuite, Ed. Teora, 1995;

Tehnologii electronice, Ed. Universitatii din Ploiesti, 2003;

Mitrofan Gh., Generatoare de functii, Ed. Teora, Bucuresti,1999;

Circuite integrate analogice, Ed. Tehnica, Bucuresti, 1982;

Radoi C. , s.a. , Circuite si echipamente electronice industriale, Ed. Tehnica, Bucuresti 1986;

Principiile fizice ale microelectronicii, Ed. stiintifica si Enciclopedica, Bucuresti, 1981;

Sporea D., Bârca-Galateanu S., Circuite optoelectronice, Ed. Militara, Bucuresti, 1986;

Tiristorul, caracteristici, comanda, protectie, utilizare, Ed.Tehnica, Bucuresti,1988;

Tebeanu T., Spornic A., Oscilatoare de microunde, Ed Tehnica, Bucuresti, 1990;

Vataseanu A., Bodea M., s.a., Circuite integrate liniare - Manual de utilizare, Vol I, Ed. Tehnica, Bucuresti, 1979;

Voiculescu E., Marita T., Optoelectronica, Ed. Albastra, Cluj-Napoca, 2001;

Zamfir V., Bazele radioelectronicii, Ed. Facla, Timisoara, 1987;

*** Data Book and Optoelectronic Devices, Microelectronica, Bucuresti, 1995;

*** SCR, GTO, POW-R-BLOK, Application Information, Powerex, 2001.