Методична розробка для профтехучилищ з радіотехнічним профілем – стенд для вивчення підсилювачів класу D
До підсилювачів – класу D відносять підсилювачі, в яких вхідний аналоговий сигнал перетворюється на цифрову форму, а у вихідному каскаді здійснюється зворотне перетворення. Для реалізації такого роду підсилювачів в основному використовують спосіб перетворення вихідного аналогового сигналу на цифрову широтно-імпульсну модуляцію (ШІМ). Ширина синтезованих цифрових сигналів пропорційна амплітуді вхідного сигналу. У підсилювачі на його виході цифровий сигнал знову перетворюється на аналоговий за допомогою фільтру низьких частот (ФНЧ). Незаперечною перевагою підсилювачів D-класу є високий коефіцієнт корисної дії (ККД), який досягає 98...99%, недоліком є - підвищений коефіцієнт нелінійних спотворень, зумовлений неідеальністю процесів прямого та зворотного перетворень. На рис. 1 наведено схему підсилювача D-класу з ШІМ-керованим мультивібратором на основі мікросхеми КР1006ВИ1. КР1006ВИ1- це інтегральна мікросхема-таймер, призначена для формування одиночних і повторюваних імпульсів зі стабільними часовими характеристиками. Застосовується для побудови різних генераторів, модуляторів, реле часу, порогових пристроїв та інших вузлів електронної апаратури.
В даній схемі мікросхема – таймер працює в режимі широтно-імпульсного модулятора. Частота модуляції залежить від ємності конденсатора С1, яка при ємності 510 пф – генерується частота 50 кГц. На управляючий вивід К (5) поступає аналоговий сигнал від підсилювача низької частоти, виконаний на цифровій мікросхемі К561ЛН2 – детальний опис ПНЧ є в (1). В принципі, можливо обійтися без ПНЧ – подавши сигнал з генератора безпосередньо на управляючий вивід К (5 В), але були вільні комірки мікросхеми К561ЛН2, то доцільно було їх використати для ПНЧ.
ШІМ сигнал знімається з мікросхеми D1 з виводу 3 (OUT) і подається через комірки мікросхеми D2.3, D2.4 на емітерний повторювач на транзисторі VT1 – на виході якого сигнал через П-образний фільтр низької частоти поступає в
навантаження, тобто телефонний капсуль на 50 Ом типу «TESLA».
Зазвичай, в якості вихідних транзисторів застосовують польові мультизатворні транзистори типу MOSFET і отримують велику вихідну потужність. Провідними фірмами розроблені варіанти малогабаритних ПНЧ класу Dз вихідною потужністю сотні ватт і малими нелінійними спотвореннями.
В даному випадку не ставилося завдання отримати велику потужність, а продемонструвати суть перетворень аналогового сигналу в ШІМ, а з ШІМ сигналу отримати аналоговий сигнал за допомого фільтру низької частоти. На вхід ПНЧ подаємо синусоїдальний сигнал частотою 800 Гц, або 1000 Гц з напругою порядку 5 мВ. Вхідний синусоїдальний сигнал показано на фото 1 (к.т. 1).
Фото 1
