Разработка теории и принципов построения аналого-дискретных усилителей

• Автор: Догадин, Николай Борисович
• Шифр специальности: 05.12.04
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 296 с. : ил

Глава 1. КПД АНАЛОГО-ДИСКРЕТНЫХ УСИЛИТЕЛЕЙ
1.1. Современное состояние применения энергетически высокоэффективных усилителей звуковых частот
1.2. Энергетическая обобщенная математическая модель аналого-дискретных усилителей
1.3. Математические модели используемых испытательных сигналов
1.3.1. Обобщенные виды сигналов
1.3.2. Гармонический и речевой сигналы
1.3.3. Музыкальный сигнал
1.4. КПД усилителей с произвольным числом каналов
1.5. Исследование КПД одно, двух и трехканальных усилителей при речевых
и музыкальных сигналах
Выводы
Глава 2. УСИЛИТЕЛИ С АНАЛОГОВЫМ РЕЖИМОМ РАБОТЫ И
ИСКУССТВЕННЫМИ ИСТОЧНИКАМИ ПИТАНИЯ КАНАЛОВ
2.1.Особенности режимов работы коммутирующих элементов
2.2. Усилители с искусственным источником питания второго канала
2.3. Усилители с искусственным источником питания первого канала
2.4. Несимметрично-дроссельный усилитель
Выводы
О Глава 3. УСИЛИТЕЛИ СМЕШАННОГО РЕЖИМА
3.1. Анализ мощностей потерь в транзисторах и диодах
усилителей смешанного режима
3.2. Энергетическая эффективность усилителя смешанного режима
при гармонической форме колебания
3.3. Энергетическая эффективность усилителя смешанного режима
при речевом сигнале
3.4. Энергетическая эффективность усилителя смешанного режима
при музыкальном сигнале
3.5. Максимально возможные мощности потерь на элементах усилителя
и их учет при практическом проектировании устройств
3.6. Усилитель смешанного режима с адаптивным источником питания
3.6.1. КПД усилителя смешанного режима с адаптивным источником питания
3.6.2. Максимальные мощности потерь, рассеиваемые в
основных элементах усилителя
Выводы
,
Глава 4. КАЧЕСТВЕННЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ УСИЛИТЕЛЕЙ
4.1. Частотная характеристика усилителя
4.2. Нелинейные искажения в усилителях
4.3 Субъективная (экспертная) оценка качества разработанного
усилителя режима ВС
Выводы

Глава 5. ОСОБЕННОСТИ СХЕМОТЕХНИЧЕСКОЙ РЕАЛИЗАЦИИ И ИНЖЕНЕРНОГО РАСЧЕТА ЭНЕРГЕТИЧЕСКИ
ВЫСОКОЭФФЕКТИВНЫХ УСИЛИТЕЛЕЙ
5.1. Способы построения энергетически эффективных оконечных
и предварительных каскадов
5.1.1. Автотрансформаторный полумостовой усилитель
^ 5.1.2 БестрансформаторныеусилителирежимаВС
5.1.3 Способы повышения коэффициента использования напряжения питания
5.1.4. Устройство управления параллельными каналами с
постоянным входным сопротивлением
5.1.5. Усилители мощности с регулируемым питанием
5.2. Методика расчета усилителей
5.3. Практическая реализация аналого-дискретных усилителей
5.3.1 Трансформаторные усилители мощности
5.3.2. Несимметрично-дроссельный усилитель
5.3.3. Бестрансформаторные усилители
5.3.4. Аналого-дискретный усилитель для источника
бесперебойного питания
Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

Актуальность темы исследования. Диссертация «Разработка теории и принципов построения аналого-дискретных усилителей» посвящена вопросам теории и практической реализации устройств, энергетическая эффективность которых для сигналов с большим пик-фактором (например, вещательных) значительно (вдвое и более) выше, чем в аналогичных моделях, выпускаемых в настоящее время промышленностью в условиях массового производства.
Вопросы повышения энергетической эффективности радиоэлектронных устройств постоянно являются предметом интенсивных исследований специалистов. В радиовещательной аппаратуре наибольшее энергопотребление происходит, как правило, в усилителях звуковой частоты (УЗЧ), причем, как показывают исследования, в условиях реальных сигналов КПД наиболее широко распространенных усилителей режима В не превышает 24%. В этом случае только 24% мощности, потребляемой от источника питания, идет на формирование полезного сигнала, а подавляющая ее часть (76%) создает бесполезные потери в активных элементах усилителей, разогревая их и ухудшая условия эксплуатации. Усилители звуковой частоты являются одним из наиболее часто встречающихся устройств в радиоэлектронной аппаратуре. Они используются в радиовещательной и связной аппаратуре, в качестве модуляторов радиопередатчиков, в устройствах автоматики, источниках питания и так далее. В переносных устройствах именно ими, как правило, определяется срок работы батарей питания и массогабаритные показатели аппаратуры. Поэтому вопросы снижения мощности потерь в активных элементах УЗЧ и повышения их КПД являются весьма актуальными.
Характерной особенностью исследованных усилителей является значительное снижение мощности потерь в их активных элементах. Это имеет два важных следствия, каждое из которых даже в отдельности обусловливает необходимость проведения исследований в этой области. Во-первых, оно приводит к снижению нагрева активных элементов. Благодаря этому удается

да2ехр = 2,212177Е-02. Для подтверждения объективности расчета, выполненного численными методами, было произведено сравнение результатов, полученных им и с помощью известных функций интегрирования. В качестве примера использовалось рА (Аи ) = Аи.
В этом случае указанная выше площадь расхождения между текущими значениями соответствующих интегральных распределений составила 0,159%, а первые и вторые моменты различались лишь соответственно на 0,189% и 0,29%. Это подтверждает приведенные выше данные и позволяет использовать экспоненциальную аппроксимацию в качестве зр0(х), рассчитанную по (1.18).
Особенностью речевого сигнала, как известно, является неодинаковость встречаемости и длительности звучаний гласных и согласных звуков, что вызывает двухкомпонентность аналитической аппроксимации плотности распределения вероятности мгновенных значений речи. Согласно данным, приведенным в [24, 25] соотношение между длительностями гласных и согласных звуков русской речи составляет соответственно 0,43 и 0,57, а их среднеквадратичные отклонения могут быть приняты равными Сг=(0,1 - 0,3)ар и стс = (1,3 -2,9)стд где сгр - среднеквадратичное отклонение речи [25 - 30]. В этом случае огибающую речевого сигнала целесообразно представить в виде суммы двух компонент, имеющих нормальное распределение и указанные выше коэффициенты пропорциональности.
Для определенности воспользуемся коэффициентами, указанными в [26].
Тогда
(л °>57
Учитывая установленную выше возможность замены аналитической функции интегрирования (1.18) результирующего колебания экспоненциальной зависимостью тГехрС*) получим плотность распределения вероятности реГ А2 ли 0,43 1 |
2-1,3-И 0,26л/ 27г£> Г 2 • 0,26 •