Използване на ULFsЧесто, ULFs се използват в оборудването за възпроизвеждане на звука, защото в тази област на техниката често е необходимо да се увеличи честотата на сигнала до това, което човешкото тяло може да възприема (от 20 Hz до 20 kHz).


Други области на използване на UFR:

измервателно оборудване;

дефектоскопия;

аналогови изчисления.

Като цяло, нискочестотните усилватели са компоненти на различни електронни схеми, като радиоприемници, акустични устройства, телевизори или радиопредаватели.

Параметри

Най-важният параметър за усилвател е печалбата. Тя се изчислява като отношението на изходния сигнал към входа. В зависимост от разглеждания размер, разграничавайте:

токова усилване = изходен ток /входен ток;

коефициентусилване на напрежение = изходно напрежение /входно напрежение;

фактор на мощността = изходна мощност /входна мощност.

За някои устройства, като например операционни усилватели, стойността на това съотношение е много голяма, но не е удобно да се работи с много големи (както и много малки) числа в изчисленията, така че често коефициентите на усилване се изразяват в логаритмични единици. За тази цел се използват следните формули:

увеличаване на мощността в логаритмични единици = 10 * десетичен логаритъм на желаното увеличение на мощността;

Токово усилване в логаритмични единици = 20 * Десетичен логаритъм на желаното усилване на тока;

усилване на напрежението в логаритмични единици = 20 * десетичен логаритъм на желания коефициент на усилване на напрежението.

Изчислени по този начин, коефициентите се измерват в децибели. Съкращение - dB. Следващият важен параметър на усилвателя е факторът на изкривяване на сигнала. Важно е да се разбере, че усилването на сигнала възниква в резултат на неговите трансформации и промени. Не фактът, че тези трансформации винаги ще се случват правилно. Поради тази причина изходният сигнал може да се различава от входа, например във формата. Идеални усилватели не съществуват, така че винаги се извършва изкривяване. Въпреки това, в някои случаи те не надвишават допустимите граници, а в други отиват. Ако хармониците на сигналите на изхода на усилвателя съвпадат с хармониците на входните сигнали, тогавалинейни изкривявания и се свеждат само до промени в амплитудата и фазата. Ако на изхода има нови хармоници, тогава нелинейните изкривявания, защото те водят до промяна във формата на сигнала.
Казано по-просто, ако линейното изкривяване и входът на усилвателя е "а", тогава изходът ще бъде сигнал "А", а ако е нелинейно, тогава изходът ще бъде сигнал "В". Последният важен параметър, характеризиращ работата на усилвателя, е изходната мощност. Варианти на мощността:

Номинално.

Шум от паспорта.

Максималната стойност е краткосрочна.

Максимална трайност.

Всичките четири вида са стандартизирани по различни ГОСТ и стандарти.

Ампери на лампи

В исторически план първите усилватели са били създадени на електронни тръби, които принадлежат към клас електрически вакуумни устройства. В зависимост от вътрешността на запечатаната крушка се различават лампите на електродите:

диоди;

триоди;

тетроди;

пентоди.

Максималният брой на електродите е осем. Съществуват и такива електровикуумни устройства като клистрони.

Триоден усилвател

Първо, трябва да разгледате схемата на включване. Описанието на нискочестотния усилвател в триода е дадено по-долу. На горещата нишка, която загрява катода, се прилага напрежение. Също така, напрежението се подава към анода. От катода, под въздействието на температурата, се изтеглят електрони, които са насочени към анода, на който е даден положителен потенциал (в електронния потенциал е отрицателен). Част от електроните се улавя от трети електрод, към който се добавя и мрежанапрежение само променлива. С помощта на мрежа, анодният ток се регулира (ток в веригата като цяло). Ако решетката представлява голям отрицателен потенциал, всички електрони от катода ще се утаят върху него и през лампата няма да има ток, защото токът е насоченото движение на електроните и мрежата блокира движението.
Усилването на лампата регулира резистора, свързан между захранването и анода. Той определя желаната позиция на работната точка за характеристиката на напрежение-ток, от която зависят параметрите на усилване. Защо позицията на работното място е толкова важна? Защото това зависи от това колко ток и напрежение (и по този начин мощност) ще бъдат усилени в схемата на усилвателя с ниска честота. Изходният сигнал на триодния усилвател се отстранява от зоната между анода и резистора, включен пред него.

Klystron Amplifier

Принципът на действие на нискочестотния усилвател на клистрона се основава на модулацията на сигнала първоначално при скорост, а след това на плътност. Кларистронът се подрежда по следния начин: в колбата има катод, нагрят с нажежаема жичка, и колектор (аналог на анода). Между тях са входните и изходните резонатори. Електроните, излъчвани от катода, се ускоряват от напрежението, подадено към катода и насочено към колектора. Някои електрони ще се движат по-бързо, други ще са по-бавни - това изглежда като модулация при скорост. Поради разликата в скоростта на електроните, електроните са групирани в снопчета - така се показва модулацията на плътността. Модулираният плътност на сигнала влиза в изходния резонатор, къдетогенерира сигнал със същата честота, но по-голяма мощност от входящия резонатор. Оказва се, че кинетичната енергия на електроните се превръща в енергията на микровълнови колебания на електромагнитното поле на изходния резонатор. По този начин сигналът се усилва в клистрона.

Характеристики на електровакуумните усилватели

Ако сравните качеството на същия сигнал, усилван от тръбното устройство и ULF върху транзисторите, разликата ще бъде видима с невъоръжено око не в полза на последния.

Всеки професионален музикант ще каже, че усилвателите на лампата са много по-добри от техните съвременни колеги. Електро-вакуумните устройства отдавна излизат от масовото потребление, заменят транзистори и микросхеми, но това не се отнася за областта на възпроизвеждане на звука. Поради стабилността на температурата и вакуума във вътрешността на лампата, сигналът се усилва по-добре. Единственият недостатък на лампата ULF е високата цена, което е логично: да се произвеждат стоки, които не са популярни, е скъпо.

Усилвател в биполярния транзистор

Често усилващите каскади се сглобяват с помощта на транзистори. Един прост нискочестотен усилвател може да събере само три основни елемента: кондензатор, резистор и n-p-n транзистор. За да се състави такъв усилвател, ще е необходимо да се заземи емитерът на транзистора, да се свърже към неговата база сериен кондензатор, а паралелно - резистор. Натоварването трябва да се постави пред колектора. За колектора в тази верига е препоръчително да свържете ограничителен резистор. Приемливо захранващо напрежение на тази веригаНискочестотният усилвател варира от 3 до 12 волта. Номиналната стойност на резистора трябва да се избере експериментално, като се има предвид, че стойността му трябва да бъде поне 100 пъти по-голяма от съпротивлението на товара. Номиналният кондензатор може да варира от 1 до 100 μF. Неговият капацитет засяга честотата, с която усилвателят може да работи. Колкото по-голям е капацитетът, толкова по-ниска е честотата, която може да бъде увеличена от транзистора.
Входът на нискочестотния усилвател на биполярен транзистор се подава към кондензатор. Полюсът на положителната мощност трябва да бъде свързан към точката на свързване на товарния резистор и паралелно към основата и кондензатора. За да се подобри качеството на този сигнал, е възможно да се свърже кондензатор и резистор, паралелен на излъчвателя, който играе отрицателна роля на обратна връзка.

Усилвател на два биполярни транзистора

За да увеличите усилването, можете да комбинирате две единични ULF в транзистори в една. Тогава печалбата на тези устройства може да се увеличи. Въпреки това, ако продължите да увеличавате броя на усилвателните етапи, тогава шансът на самовъзбуждащите се усилватели ще се увеличи.

Усилвател на полевия транзистор

Нискочестотни усилватели също се събират на полеви транзистори (по-нататък ПА). Веригите на такива устройства не се различават много от тези, събрани на биполярни транзистори. Като пример, ще бъде разгледан усилвател на полевия транзистор с изолиран портал с n-канал (тип TIR). Към субстрата на тозитранзистор е свързан последователно кондензатор, паралелно - делител на напрежение. За изтичане на РА е свързан резистор (можете да използвате паралелна връзка между кондензатора и резистора, както е описано по-горе). Ограничителен резистор и захранване са свързани към изтичането, и се прави заключение между резистора и изтичането. Входът към нискочестотните усилватели на полевите транзистори се подава към портата. Това се прави и чрез кондензатор. Както може да се види от обяснението, схемата на най-простия усилвател в полевия транзистор не се различава от нискочестотния усилвател в биполярния транзистор. Вярно е, че при работа с PT е необходимо да се вземат предвид следните характеристики на тези елементи:

В PT high R вход = I /U изпускане на затвора. Полевите транзистори се контролират от електрическо поле, което се генерира от напрежение. Така че, PT се контролира от напрежение, а не от ток.

FT почти не консумира ток, което води до слабо изкривяване на изходния сигнал.

​​

В полевите транзистори няма инжектиране на заряда, така че нивото на шума на тези елементи е много ниско.

Те са устойчиви на температурни промени.

Основният недостатък на полевите транзистори е високата чувствителност към статичното електричество. Много хора са запознати със ситуацията, когато на пръв поглед непроводящите неща са засегнати от човешкото течение. Това е проявление на статично електричество. Ако този импулс се приложи към един от контактите на полевия транзистор, е възможно да се деактивира елементът. По този начин, при работа с PT е по-добре да не се вземат ръцете за контактитеНе случайно повредете уреда.

Устройство на операционен усилвател

Операционен усилвател (по-нататък ОП) - устройство с диференцирани входове, което има много висок коефициент на усилване. Усилването на сигнала не е единствената функция на този елемент. Той може да работи като генератор на сигнали. Въпреки това именно неговите подобряващи свойства са интересни за работа с ниски честоти. За да се направи усилвател на сигнали от операционен усилвател, е необходимо правилно да се свърже с него верига за обратна връзка, която представлява нормален резистор. Как да разберем къде да свържем тази верига? За да направите това, трябва да се обърнете към трансферните характеристики на операционната система. Разполага с две хоризонтални и една линейна секция. Ако работната точка на устройството е разположена на една от хоризонталните секции, тогава ОП работи в режим генератор (импулсен режим), ако е в линейната област, тогава ОА усилва сигнала. За да прехвърлите OD към линейния режим, трябва да свържете резистора за обратна връзка с един контакт към изхода на устройството, а другият към инвертиращия вход. Такова включване се нарича отрицателна обратна връзка (OOS). Ако е желателно нискочестотният сигнал да се усилва и да не се променя във фаза, тогава инвертиращият вход от EOS трябва да бъде заземен, а усилвателният сигнал да се приложи към неинвертиращия вход. Ако трябва да усилите сигнала и да промените неговата фаза с 180 градуса, тогава неинвертиращият вход трябва да бъде заземен и трябва да се приложи инвертиращия входен сигнал. В същото време не трябва да се забравя, че операционният усилвател трябва да бъде подаденсила на противоположната полярност. За целта той има специални точки за контакт. Важно е да се отбележи, че работата с такива устройства понякога е трудно да се вземат елементи за нискочестотния усилвател. Точната им координация е необходима не само за номиналната стойност, но и за материалите, от които са направени, за да се постигнат желаните настройки на усилване.

Усилвателят на чипа

ULF може да се събира и електрови алуминиеви елементи, а на транзистори, и на операционни усилватели, само електронни крушки - тази минала възраст, а други схеми не са без дефекти, фиксиране което неминуемо причинява усложняване на дизайна на усилвателя , Това е неудобно. Инженерите отдавна са намерили по-удобен вариант за създаването на UFR: индустрията произвежда готови чипове, които действат като усилватели. Всяка от тези вериги - набор от оп-усилватели, транзистори и други елементи, свързани по определен начин. Примери за някои серии от ULFs под формата на интегрални схеми:

TDA7057Q.

K174UN7.

TDA1518BQ.

TDA2050.

Всички горепосочени серии се използват във видео оборудване. Всеки от моделите има различни характеристики: захранващо напрежение, изходна мощност, коефициент на усилване. Те са изработени под формата на малки елементи с много изводи, които са удобно разположени на дъската и монтирани. За работа с нискочестотен усилвател на чип е полезно да се знаят основите на логическата алгебра, както и принципите на логическите елементи I-NOT, OR-NO. На логическите елементи можете да съберете почти всичкиелектронни устройства, но в този случай много схеми ще станат обемисти и неудобни за монтаж. Следователно, използването на готови интегрални схеми, които изпълняват функцията на ULF, изглежда е най-удобният практичен вариант.

Подобряване на схемите

Пример за подобряване на сигнала на усилвателя при работа с биполярни и полеви транзистори (чрез свързване на паралелно свързване на кондензатор и резистор) е даден по-горе. Подобна структурна модернизация може да се направи с почти всяка схема. Разбира се, въвеждането на нови елементи увеличава спада на напрежението (загубата), но благодарение на това можете да подобрите свойствата на различни схеми. Например, кондензаторите са отлични честоти на филтъра. На резистивни, капацитивни или индуктивни елементи се препоръчва да се събират филтри за близост, които отрязват честотите, които не трябва да попадат във веригата. Чрез комбиниране на резистивни и капацитивни елементи с оперативни усилватели е възможно да се съберат по-ефективни филтри (интегратори, Sullen-Ki диференциатори, отхвърлящи и лентови филтри).

В заключение

Най-важните параметри на усилвателите са:

усилване;

коефициент на изкривяване на сигнала;

изходна мощност.

Нискочестотните усилватели най-често се използват в звуковото оборудване. Възможно е да се съберат данни за устройството практически на следните елементи:

на електрически вакуумни тръби;

за транзистори;

за операционни усилватели;

на готовиячипове.

Характеристиките на нискочестотните усилватели могат да бъдат подобрени чрез въвеждане на съпротивителни, капацитивни или индуктивни елементи. Всяка от горните диаграми има своите предимства и недостатъци: някои усилватели са скъпи за събиране, които могат да бъдат наситени, за някои е трудно да се съгласуват използваните елементи. Винаги има особености, с които трябва да се съобразява човек, който се занимава с проектирането на усилватели. Използвайки всички препоръки в тази статия, можете да създадете свой собствен усилвател за домашна употреба, вместо да купувате това оборудване, което може да струва много пари, когато става въпрос за висококачествени устройства.