Razlika između inačica stranice »Niskofrekventno pojačalo snage«

lektura
(Manja dorada i lektura)
(lektura)
{{Elektrotehnika}}
Pojam [[pojačalo|pojačala]] obuhvaća velik brojmnoštvo vrlo različitih [[Elektronika|elektroničkih sklopova]] koji se razlikuju premas obzirom na namjeninamjenu, konstrukcijikonstrukciju i svojstvimasvojstva. U [[Elektroakustika|elektroakustici]] taj se pojam pojačaladjelomično odnosi s jedne strane na niskofrekventna, (audio,) [[niskofrekventno pretpojačalo|pretpojačala]] koja djeluju kao naponska pojačala i predviđena su za priključak drugih elektroničkih sklopova u elektroakustičkom lancu reprodukcije, a s drugete na pojačala koja su konstrukcijski predviđena za priključak opterećenja vrlo malog [[električni otpor|električnog otpora]], odnosno [[električna impedancija|impedancije]], kao što je to na primjerprimjerice dinamički [[zvučnik]].
 
==Pojačanje snage==
Pod pojmom naponskog pojačala podrazumijevamo elektronički sklop koji će na svom izlazu imati u pravilu veći napon [[električni signal|električnog signala]] u odnosu na ulazni [[napon]]. U tom smislu se definirasmislu naponsko [[pojačanje]] definira kao
 
:<math>{A} = \frac{U_{izl}}{U_{ul}} </math>.
 
Premda se u niskofrekventnoj tehnici govori o pojačalu [[električna snaga|snage]], kod niskofrekventnih pojačala snage se općenito se ne razmatra pojačanje snage u doslovnom smislu kao omjer izlazne i ulazne snage. Pojam pojačala snage odnosi na takav električni sklop koji će u području frekvencijskogfrekvencijskoga spektra tonskogtonskoga električnogelektričnoga signala na svomsvome izlazu uz odgovarajući električni napon opterećenju moći predati i dovoljno jaku [[električna struja|električnu struju]] dostatnu za odgovarajuću pobudu zvučnika. Pojačalo snage predstavlja u tom smislu [[naponski električni izvor]] s odgovarajućom [[elektromotorna sila|elektromotornom silom]] i dovoljno malim [[unutarnji otpor električnog izvora|unutarnjim električnim otporom]].
 
==Pojačalo snage==
[[Datoteka:Electronic Amplifier Push-pull.png|right|frame]]
Pojačala snage (često nazvana i izlazna pojačala) izvode se na način da djeluju u protutaktnom načinu rada kao tzv. ''push-pull'' pojačala, gdje je princip takva načina rada ilustrativno prikazan na slici desno.
 
Za pozitivnu poluperiodu pobudnogpobudnoga signala provodi gornji, a za negativnu poluperiodu donji [[tranzistor]], gdje oba tranzistora zajedno na izlazu daju cjelokupni električni signal. Izlazni dio pojačala snage prema prikazanom pojednostavljenom predlošku radi u tvztzv. [[Klase rada pojačala|B klasi]], gdje se oba izlazna tranzistora u odsustvu pobudnogpobudnoga električnogelektričnoga signala nalaze u zapornom radnom području. Takav način rada je nepovoljan radi prilično velikih nelinearnih izobličenja koja se javljaju upravo za niske razine izlaznogizlaznoga signala kao posljedica nelinearne <math>U_BE</math>/<math>I_B</math> ulazne karakteristike tranzistora. Uvažavajući pojavu nelinearnih izobličenja, daleko je povoljni rad u tzv. AB klasi gdje i u odsutnosti pobudnog električnog signala postoji neka određena struja izlazne kolektrorske struje te u A klasi gdje izlazni tranzistori rade u najlinearnijem području svoje prijenosne karakteristike.
 
Za pozitivnu poluperiodu pobudnog signala provodi gornji, a za negativnu poluperiodu donji [[tranzistor]], gdje oba tranzistora zajedno na izlazu daju cjelokupni električni signal. Izlazni dio pojačala snage prema prikazanom pojednostavljenom predlošku radi u tvz. [[Klase rada pojačala|B klasi]], gdje se oba izlazna tranzistora u odsustvu pobudnog električnog signala nalaze u zapornom radnom području. Takav način rada je nepovoljan radi prilično velikih nelinearnih izobličenja koja se javljaju upravo za niske razine izlaznog signala kao posljedica nelinearne <math>U_BE</math>/<math>I_B</math> ulazne karakteristike tranzistora. Uvažavajući pojavu nelinearnih izobličenja, daleko je povoljni rad u tzv. AB klasi gdje i u odsutnosti pobudnog električnog signala postoji neka određena struja izlazne kolektrorske struje te u A klasi gdje izlazni tranzistori rade u najlinearnijem području svoje prijenosne karakteristike.
==Pojačalo snage u B klasi==
[[Image:Amplifier_Circuit_Small.png|left|frame]]
Pojačala snage u AB, a naročito u A klasi imaju vrlo nizak faktor iskorištenja koji je posebno nizak kada je napon na izlazu pojačala mali ili kada ga uopće nema. UkolikoZato se, radikad oje komercijalnimu namjenamapitanju izvodekomercijalna senamjena, zatoizrađuju pojačala u B klasi gdje se izlazni tranzistori dovode praktički pred prag vođenja kako bi se u što većoj mjeri umanjilo tzv. prijelazno izobličenje.
 
Idejno rješenje takvogtakvoga izlaznogizlaznoga pojačala prikazano je na slici lijevo, gdje diode D1 i D2 postavljaju radnu točku izlaznih tranzistora Q4 i Q5 upravo pred prag vođenja. Pojačalo ima asimetrično napajanje i odgovarajući elektrolitski [[električni kondenzator|kondenzator]] na izlazu radi odijeljivanjaodjeljivanja istosmjernogistosmjernoga napona na izlazu pojačala od zvučnika.. Sklop izlaznogizlaznoga pojačala ima na ulazu [[diferencijalno pojačalo]] gdje se na bazu jednog tranzistora diferencijalnogdiferencijalnoga pojačala dovodi pobudni napon (tranzistor Q1), a na bazu drugogdrugoga napon [[negativna reakcija|negativne reakcije]] (tranzistor Q2). Naponsko pojačanje je određeno otporima <math>R_7</math> i <math>R_8</math>, gdje je:
 
:<math>{A_V} = \frac{R_8+R_7}{R_7} </math>,
 
a sklop kao cjelina može poslužiti kao temelj za konstrukciju izlaznogizlaznoga pojačala snage do desetak ili nešto više vati izlazne snage. U namjeri da se postignu što kvalitetnije prijenosne karakteristike, u pojačala snage se općenito ugrađuju tranzistori velikogvelikoga strujnogstrujnoga pojačanja gdje tranzistori u diferencijalnom ulaznom stupnju i naročito u izlaznom stupnju sklopa trebaju biti upareni.
 
==Integrirano pojačalo snage u AB klasi==
[[File:Opamptransistorlevelcolored.png|right|frame]]
Pojačala snage se mogu izvesti i u obliku integriranogintegriranoga pojačala gdje se na takav [[integrirani krug]] izvana priključuju samo one diskretne električne komponente pomoću kojih se definira ulazni otpor sklopa, naponsko pojačanje, određuje nazivna vrijednost kolektorske struje u odsustvu pobude (tzv. kolektorska struja mirovanja) ili postavlja izlazni posmični istosmjerni, tzv. drift. (napon na nulu).
U integriranom pojačalu snage (slika desno) razlikujemo ulazni diferencijalni stupanj sas pratećim sklopovima za pojačanje signala i podešavanje izlaznogizlaznoga posmičnogposmičnoga napona (uokvireno plavom isprekidanom crtom), strujna zrcala, odn.odnosno izvore konstantne struje za postavljanje radnih točaka ulaznogulaznoga dijela sklopa (uokvireno crvenim isprekidanim crtama), sklop za podešavanje radne točke tranzistora za pobudu izlaznih tranzistora sklopa (uokvireno ljubičastom isprekidanom crtom), sklop za podešavanje kolektorske struje mirovanja (uokvireno zelenom isprekidanom crtom) te samsâm izlazni stupanj pojačala (uokvireno plavom isprekidanom crtom).
Sklop sa slike ima simetrično [[ispravljač|napajanje]] <math>V_S+</math>(7) i <math>V_S-</math>(4), gdje se zvučnik spaja neposredno između izlaza integriranog pojačala (6) i referentnog potencijala (mase). Ulazni signal se dovodi na neinvertirajući ulaz diferencijalnog pojačala (3), a signal negativne reakcije se uzima s izlaza pojačala (6) i dovodi preko odgovarajuće mreže otpora na invertirajući ulaz diferencijalnog pojačala (2). Frekvencijska kompenzacija sklopa izvedena je kapacitetom nazivne vrijednosti 30 pF.
Integrirani sklop pojačala snage prikazane konstrukcije može predati zvučniku do desetak ili nešto više vati snage. Poteškoće s odvođenjem topline nakon toga postaju znatno veće te se nerijetko pojačala snage izvodečesto izrađuju na način da se cijeli ulazni i pobudni dio, u gdjekojemu nema velikogvelikoga oslobađanja topline, izvodiizrađuje kao integrirani krug na čiji se izlaz spajaju sami tranzistori snage kao diskretne elektroničke komponente.
 
==Pojačalo snage s elektronskim cijevima==
Pojačala snage izvedena integriranim krugovima uglavnom su u cijelosti zamijenila elektroničke sklopove iste namjene izvedene diskretnim elementima. Međutim, za primjene u neke specifične svrhe, pojačala snage s elektronskim cijevima koriste se i danas. To su prije svega pojačala snage s elektronskim cijevima namijenjena, na primjer, priključku električne gitare te različita visokokvalitetna pojačala s elektronskim cijevima za reprodukciju [[Glazba|glazbe]] koja u reprodukciji imajurezultiraju jednujednom zaista specifičnuspecifičnom bojubojom tona[[ton]]a.
 
Pojačala snage s elektronskim cijevima izvodeizrađuju se najčešće s elektronskim cijevima koje se i danas proizvode, kaoprimjerice štoelektronskim su, na primjer, elektronske cijevicijevima ECC 83, ECC 85 te izlazneizlaznim elektronskeelektronskim cijevicijevima EL 34. Upravo jedno takvo pojačalo prikazano je na ilustrativnoj električkoj shemi.
 
[[File:Tube push pull poweramplifier.PNG|500px|right]]
Na samom se ulazu nalazi se dvostruka trioda ECC 83 visokogvisokoga naponskognaponskoga pojačanja, gdje prva polovina triode služi kao stupanj naponskognaponskoga pojačala, a druga kao okretač faze. Druga elektronska cijev, ECC 85, služi kao drugi stupanj naponskognaponskoga pojačanja i to po jedna polovina elektronske cijevi za svaku izlaznu elektronsku cijev EL 34. Izlazne elektronske cijevi rade negdje između B i AB klase s izvjesnom anodnom strujom koja je u pravilu manja ukolikoako pojačalo služi kao instrumentalno pojačalo. UkolikoMeđutim, ako se, međutim, pojačalo snage koristi za visokokvalitetnu reprodukciju glazbe, tada se koristi nekoliko pari izlaznih elektronskih cijevi i pojačalo radi u AB, iznimno i u A klasi kao ultralinearno pojačalo.
 
Izlazni transformator je na izvjestan je način najzahtjevniji dio pojačala snage s elektronskim cijevima. Koriste se posebni materijali i načini namatanja transformatora kakoda bi se izbjeglo magnetiziranje jezgre istosmjernom anodnom strujom, umanjilo rasipno magnetsko polje transformatora i postigla što linearnija dinamička karakteristika magnetizacije jezgre transformatora. Dio signala se s izlaza transformatora vodi natrag na katodu prve elektronske cijevi kao signal negativne reakcije.
 
Pojačala s elektronskim cijevima zanimljiva su kada je riječ o pobudi elektrostatičkih zvučnika jer u odgovarajućim uvjetima pružaju mogućnost spajanja elektrostatskog zvučnika na izlaz pojačala i to bez prilagodnog transformatora.
 
Konstruktori pojačala izvedenihizrađenih u diskretnoj tehnici imaju nesumnjivo veće mogućnosti u pogledu izbora vrste i osobina ugrađenih elektroničkih elemenata te se takva niskofrekventna pojačala snage i dalje proizvode tamo gdje se traže vrhunske prijenosne karakteristike, a gdje cijena nije od primarne važnosti. Uz elektronske cijevi koriste se i brzi bipolarni ili unipolarni tranzistori posebno biranih karakteristika.
 
 
==Literatura==
*Jelaković T. “Tranzistorska''Tranzistorska audiopojačala”audiopojačala'', Školska knjiga, Zagreb, 1973.
*Somek. B. “Elektroakustika”''Elektroakustika'', Tehnička enciklopedija, [[JLZ|Jugoslavenski Leksikografskileksikografski Zavodzavod]], 1973.
*Stuart J.R. “An''An approach to audio amplifier design”design'', Wireless World, August 8/1973.
*Kerr R.B. “Electrical''Electrical Network Science”Science'', Prentice-Hall Inc., 1977.
 
== Vanjske poveznice ==