Поняття кута відсічення

В підсилювачах потужності одним з основних параметрів є коефіцієнт корисної дії - ККД У розглянутому в попередній статті підсилювачі класу A через підсилювальний каскад постійно протікає струм. У потужних підсилювачах він досягає значної величини. Спочатку для збільшення економічності підсилювачів вводили автоматичне регулювання положення робочої точки в залежності від рівня сигналу. Потім помітили, що в ряді випадків посилення можливо при обмеженні сигналу знизу (відсічення).

Після цього була виконана дослідницька робота залежності параметрів синусоїдального сигналу від кута відсічення. Поняття кута відсічення сигналу найпростіше пояснити за рисунком 1.

Малюнок 1. Вибір робочої точки на передавальної характеристиці транзистора в режимі роботи B

На даному малюнку частина синусоїди, показана сірим кольором, на виході транзистора відсутня (відсікається). Кут відсічення визначається як половина фазового кута проходження струму через транзистор або електронну лампу за період синусоїдального коливання. Так як струм на виході підсилювального приладу вже не відповідає вхідному сигналу, то при надходженні на вхід синусоїдального сигналу, на його виході утворюється ряд гармонійних складових. Їх можна визначити за допомогою перетворення Фур'є:

Функції залежності амплітуди гармоніки від кута відсічення отримали назву функцій Берга. За цими графіками можна визначити рівень гармоніки в вихідному сигналі і коефіцієнт корисної дії. Функції Берга для перших трьох гармонік наведені на малюнку 2.

Малюнок 2. Графіки коефіцієнтів Берга

Тут ви швидко графіках кут відсічення, рівний 180 °, відповідає підсилювача класу A. Для цього підсилювача гармоніки вхідного сигналу відсутні, а рівень струму споживання α0 і корисного сигналу α1 збігаються. Це відповідає коефіцієнту корисної дії 50%. Кут відсічення, рівний 120 °, відповідає підсилювача класу AB. В даному випадку максимальний ККД можна очікувати в районі 65%, рівень другої гармоніки - 18%, рівень третьої гармоніки - 6%. Причому третя гармоніка знаходиться в протифазі з корисним сигналом.

Підсилювач класу B працює при куті відсічення, що дорівнює 90 °. За графіком, наведеним на малюнку 2, визначаємо відношення = 1,56. Звідси максимально досяжну к.к.д. такого підсилювача буде рівним 78%. При необхідності можна визначити кут відсічення, при якому максимуму досягне друга або третя гармоніки вхідного сигналу.

В якості ще одного прикладу застосування коефіцієнтів Берга визначимо максимально досяжний ККД підсилювача класу C, що працює при куті відсічення струму, рівному 30 °. = 1,91. Звідси максимально досяжну к.к.д. такого підсилювача буде рівним 95%.

Слід зазначити, що коефіцієнт посилення теж залежить від кута відсічення вихідного струму. При зменшенні θ він зменшується. Це слід враховувати при проектуванні підсилювача потужності. Графік залежності коефіцієнта посилення від кута відсічення наведено на малюнку 3

Малюнок 3. Графік залежності коефіцієнта посилення за проектною потужністю від кута відсічення

Максимальна досяжна вихідна потужність на виході транзистора або електронної лампи теж залежить від кута відсічення. Графік цієї залежності наведений на малюнку 4.

Малюнок 4. Графік залежності вихідної потужності від кута відсічення

Разом зі статтею "Поняття кута відсічення. Коефіцієнти Берга" Новомосковскют: