Главное


Нелинейности активных элементов УМЗЧ

Известно, что нелинейность входной характеристики транзистора iб = f(Uбэ) в наибольшей степени проявляется тогда, когда усилительный каскад работает от генератора напряжения, т. е. выходное сопротивление предыдущего каскада меньше входного сопротивления последующего. В этом случае выходной сигнал транзистора - ток коллектора или эмиттера - аппроксимируется экспоненциальной функцией напряжения база-эмиттер Uбэ, а коэффициент гармоник порядка 1 % достигается при величине этого напряжения, равном всего 1 мВ [1]. В выходных каскадах УМЗЧ, работающих с общим коллектором в режимах АВ или В, нелинейность проявляется в виде общеизвестной «ступеньки» выходного напряжения. Для борьбы с ней в качестве источника сигнала для транзисторного каскада рекомендуется выбирать генератор тока (тогда характеристика усиления каскада определяется зависимостью iк = f(iб), намного более линейной, чем iк = f(Uбэ), а ток покоя коллекторов транзисторов выходного каскада УМЗЧ устанавливать не менее 50-200 мА.

Нелинейность статической выходной характеристики транзистора iк = f(Uкэ) проявляется в каскадах со значительной амплитудой напряжения коллектор-эмиттер, т. е. преимущественно в выходных каскадах и каскадах усиления напряжения. Наиболее нелинейны выходные характеристики каскадов, выполненных по схеме с ОЭ, поэтому каскады усиления напряжения целесообразно выполнять по схеме с ОБ или пары ОЭ-ОБ (каскод), а выходные каскады - по схеме с ОК.

Нелинейность емкости коллекторного перехода транзистора Ск = const / √Uкб также проявляется преимущественно в каскадах усиления напряжения, причем в значительной степени лишь на высоких частотах. Такая «динамическая» нелинейность транзистора практически устраняется использованием каскадов, выполненных по схеме с ОБ или каскода, поскольку в этом случае база транзистора «заземлена» и входной ток каскада не ответвляется в имеющий нелинейную емкость коллекторный переход.

Нелинейность коэффициента передачи тока транзистора h21э= f(iк) проявляется в наибольшей степени в выходных каскадах УМЗЧ, имеющих максимальное изменение тока коллектора. Действие этой нелинейности состоит в том, что при изменении коллекторного тока iк от, скажем, 100 мА до 2 А, в несколько раз изменяется коэффициент передачи тока h21э мощных низкочастотных транзисторов КТ818, КТ819 и им подобных, что влечет за собой пропорциональное изменение входного сопротивления выходного каскада, равного, если он выполнен по схеме с ОК, Rвх ≈ h21э Rн, где Rн - сопротивление нагрузки УМЗЧ. Такое изменение входного сопротивления передается предвыходными каскадами к каскаду усиления напряжения, выходное сопротивление которого обычно велико по сравнению с входным сопротивлением последующих каскадов, и поэтому мгновенный коэффициент его усиления также изменяется в несколько раз в течение периода выходного сигнала, что в конечном итоге проявляется в нелинейности амплитудной характеристики усилителя в целом. Для уменьшения нелинейности этого вида необходимо уменьшать выходное сопротивление каскада усиления напряжения (при этом, однако, ухудшаются его усилительные свойства) или увеличивать входное сопротивление предвыходных каскадов. Проще всего этого достичь, увеличив число каскадов усиления мощности (вместо типовых двух - использовать три).

Проведенные в [2] испытания ряда усилительных устройств с динамическим смещением транзисторов выходного каскада (Super А фирмы «JVC», Non Switching фирмы «Pioneer», New Class A фирмы «Technics») показали, что действие динамического смещения ощутимо только при малых токах покоя выходных каскадов (менее 20-30 мА), а при больших токах оно практически не влияет на линейность усилителя. Другими словами, каскады с динамическим смещением позволяют практически устранить «ступеньку» при токе покоя выходных транзисторов порядка 15-20 мА вместо 50-100 мА, но в то же время требуют значительного усложнения схемы (наиболее совершенное усилительное устройство с динамическим смещением - Super А реализуется на 11 транзисторах) и заметно ухудшают термостабильность тока покоя, не изменяя линейность усилителя в режиме номинальной мощности.

Другие статьи по теме

Аппаратная реализация модулярного сумматора и умножителя на базе ПЛИС
В настоящее время невозможно представить себе сложную автоматическую систему без того, чтобы ее центральную часть не составляли вычислительные машины, выполняющие функц ...

Изобретение телевидения
Греческий философ Анаксагор однажды услышал у одного рапсода - странствующего греческого поэта - такую поэтическую фразу: «Его телевидение простирается за границы Эйкумены». Его - то ес ...

Исследование рабочих характеристик гидроакустической станции
В настоящее время активно развивается использование подводных лодок для проведения туристических круизов. За 10 лет построено несколько сотен туристических подводных лодок (ТПЛ). Водоизм ...

www.techspirit.ru © 2020