Ces trois parties effectuent la même tâche - augmenter la puissance du signal de sortie à un niveau tel que vous pouvez piloter une charge à faible impédance - un pilote ou un casque. Comment font-ils? C'est très simple - l'alimentation en courant continu du PA est prise et convertie en courant alternatif, mais de telle manière que la forme du signal de sortie répète la forme du signal d'entrée.

Ceci est juste montré dans l'image. A l'entrée on a un petit (miaou !) signal, à la sortie un gros (miaou !). En même temps, sa forme (miaou ! -MEOU !) n'a pas du tout changé. Merci Chat.

Mais, malheureusement, tout n'est bon qu'en théorie. En pratique, lors de la conception d'équipements radio, nous utilisons des résistances, des condensateurs et surtout des transistors non idéaux. Par conséquent, la forme du signal de sortie peut être très différente de celle de l'entrée, et ce problème est appelé distorsion. Toutes les cascades de l'amplificateur contribuent leurs cinq kopecks aux dommages du signal, mais la part du lion - je dirais, un rouble entier en petite monnaie, est apportée par la cascade finale lorsqu'elle est mal construite ou calculée.

Pourquoi la distorsion est-elle mauvaise ? Eh bien, pour ne pas faire de démagogie, supprimez, disons, chaque cinquième mot de cet article. Ce qui s'est passé? Non, le sens, bien sûr, est toujours clair, mais c'est déjà un peu différent, n'est-ce pas ? Il en est de même avec le son.

Examinons donc différentes manières de construire les étages finaux du PA, également appelés classes (ou modes de fonctionnement) d'amplificateurs. Probablement entendu - amplificateur de classe A, amplificateur de classe AB - c'est tout.

Commençons par regarder le schéma général de l'étage de sortie PA.

Il s'agit d'un étage de sortie push-pull sur transistors complémentaires. Comme vous pouvez le voir, les circuits de base des transistors comprennent des sources de tension qui forment le décalage initial du point de fonctionnement de chacun des transistors. Cela dépend donc de la valeur de cette tension dans quel mode (classe) tel ou tel étage de sortie fonctionnera.

Eh bien, commençons dans l'ordre - mode А .

Nous obtiendrons ce mode à une tension de polarisation assez importante , tel que

où I0 est le courant de repos de l'étage. Ainsi, les deux transistors sont dans la zone active et, à mesure que le courant de collecteur d'un transistor diminue, le courant de l'autre augmente. Grâce à toutes ces danses, nous obtenons une linéarité presque parfaite de la cascade et une absence totale de distorsions non linéaires. MAIS. Il y a toujours un MAIS, l'avez-vous remarqué ? Premièrement, la puissance consommée par l’alimentation est égale à deux fois la puissance du signal de sortie et constitue une valeur constante indépendante du signal d’entrée. Autrement dit, si l'amplificateur développe une puissance de sortie maximale de 100 watts, la puissance consommée par l'alimentation électrique sera de 200 watts et le volume auquel vous écoutez de la musique n'a pas d'importance. Et si l'amplificateur était à deux canaux, c'est-à-dire stéréo ? Et si c'était un home cinéma ? Plus loin. Les transistors de sortie, comme vous le savez, ont la mauvaise habitude de chauffer. Autrement dit, dissiper une certaine puissance. Dans le cas du mode A, la puissance dissipée pour un transistor est la suivante :

où a est l'oscillation de la tension de sortie.

Qu'obtenons-nous ? Une autre caractéristique de la classe A est que la dissipation de puissance des transistors est d'autant plus grande que le signal d'entrée est faible. Autrement dit, si vous laissez un amplificateur de travail sans signal d'entrée, il chauffera comme un poêle, car en l'absence de signal d'entrée, la dissipation de puissance du transistor est égale à la puissance de sortie maximale de l'amplificateur. Au fait, je tiens à dire que cela a été testé dans la pratique - ma référence Technics A 900 chauffe en fait plus si aucun signal n'est appliqué à son entrée - j'ai été très surpris de cette circonstance à un moment donné et j'ai même voulu la faire glisser en réparation. Un autre paramètre important de l'amplificateur est l'efficacité. Eh bien, vous comprenez - avec un tel chauffage des transistors, nous n'obtiendrons aucune efficacité humaine (Miaou!) Ou de chat.

L'efficacité se calcule ainsi :

où a, comme dans la formule précédente, est la plage de la tension de sortie. Ainsi, le rendement n'est pas constant et augmente à mesure que le signal d'entrée augmente, et donc la puissance de sortie, et atteint une valeur maximale de 50 %. (Voulez-vous boire une bouteille de bière ? Miaou, ça ne marchera pas - versez la moitié de la bouteille dans les toilettes, buvez l'autre moitié et courez à nouveau pour la totalité.) Oui, c'est à peu près tout, mais ça devrait être a noté que cette bière sera tout simplement excellente. Certes, plus il sera offensant de jeter la moitié.

Donc, pour résumer - qu'est-ce qui est bien dans la classe A ? Tout d'abord, excellente linéarité et absence de distorsion - la forme d'onde de sortie reste la même qu'à l'entrée. Mais pour cela, nous devons payer avec une consommation d'énergie mortelle et une efficacité extrêmement faible de l'amplificateur. Tout le monde ne peut pas faire de tels sacrifices, et ce mode de fonctionnement des amplificateurs n'est utilisé que dans des systèmes de classe Hi-End de très haute qualité, dont le coût commence à partir de 1000 ratons laveurs piétinés et ils ressemblent à des cercueils en forme.

La prochaine classe d'amplificateurs est la classe B

Comme la dernière fois, considérez une cascade push-pull sur des transistors complémentaires.

Le circuit est légèrement simplifié en raison des spécificités de l'amplificateur dans ce mode. Comme vous pouvez le voir, il n'y a absolument aucune polarisation ici, c'est-à-dire que les transistors s'ouvrent exclusivement à partir du signal d'entrée. Ainsi, la particularité de ce mode est qu'en l'absence de signal d'entrée, les deux transistors sont fermés et la cascade ne consomme absolument rien de la source d'alimentation - I0 = 0. En présence d'un signal d'entrée, les transistors fonctionnent en alternance - le transistor T1 fonctionne pour les alternances positives et pour le T2 négatif. Voyons comment les choses se passent chez nous avec la consommation d'énergie, l'efficacité et l'échauffement des transistors.

Pour commencer, nous introduisons un certain coefficient a - le soi-disant coefficient d'utilisation.

c'est-à-dire le rapport de la tension de sortie à un instant donné à la tension de sortie maximale. Parlant en termes humains, ce chiffre montre la charge de travail de l'amplificateur en ce moment - soit il traîne des électrons dans des seaux à une vitesse vertigineuse - a=1, soit même dort - a=0.

Ainsi, la puissance de sortie est calculée selon la formule suivante :

;

dissipation de puissance du transistor de travail :

consommation d'énergie:

Eh bien, en général, dans le cas du mode B, tout est juste - la consommation d'énergie augmente à mesure que le signal d'entrée augmente et, par conséquent, la puissance de sortie. La consommation électrique maximale à a=1 atteint

Le rendement augmente également avec le niveau du signal et atteint 78,5 %. Eh bien, c'est une tout autre affaire. (Miaou! Eh bien, oui - verser 20% de la bière n'est pas 50%.)

Il semble donc qu'il nous manque quelque chose. Eh bien, bien sûr - ils ont oublié les distorsions. Et tout le Chat avec sa bière. Distrait.

Alors, regardons les distorsions.

Uuuu ... c'est là où nous en sommes - regardez ce qui se passe. Dans une classe pure, un très grand mmm nous attend ... (Meow! Ass!) Eh bien, oui, quelque chose comme ça - des distorsions non linéaires ou, comme on les appelle aussi, des distorsions transitoires du 1er type. Vous voyez - sur le graphique - au lieu que l'onde sinusoïdale passe en douceur par zéro, comme c'est le cas dans le signal d'entrée, nous obtenons un creux d'une certaine largeur en général - c'est-à-dire le moment où le signal disparaît complètement - il n'y en a pas. Pourquoi cela arrive-t-il? Le fait est que pour que le transistor s'ouvre et commence à fonctionner, il a besoin d'une tension de seuil appliquée à la base - pour les transistors bipolaires au silicium, elle est de 0,7 volt.

C'est ce que nous obtenons. Supposons que l'amplitude de la demi-onde positive commence à diminuer. Le transistor T1 commence à se fermer. Et il arrive un moment où la valeur de la première alternance tombe en dessous de 0,7 volt et T1 se ferme, mais T2 ne s'est pas encore ouvert, et il ne s'ouvrira que lorsque le signal passera dans une alternance négative et que sa valeur atteindra une tension de -0,7 volt. Ainsi, nous obtenons un trou dans le signal d'une largeur de 1,4 volts. Ay ah ah, qu'est-ce qu'on fait maintenant, hein? (Boire de la bière, verser 20% dans les toilettes, miaou !)

Eh bien, pour ne pas terminer cette partie sur une note triste, je vais me précipiter et dire que la solution à ce problème a été trouvée, elle a été trouvée il y a longtemps et ça s'appelle le mode AB . Certains compromis entre la qualité du signal et les paramètres de puissance. Mais nous y reviendrons dans la partie suivante. (Et nous considérerons également la classe D - un amplificateur numérique, miaou !)

Publication : radiokot.ru

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