Wzmacniacze mocy są układami elektronicznymi, dzięki którym do obciążenia dostarczana jest duża moc przy zachowaniu dużej sprawności i małych zniekształceniach. Wartość mocy nie jest jednak kryterium decydującym. Do urządzeń tych zalicza się zarówno wzmacniacze małej częstotliwości odbiorników radiowych o mocy rzędu $200 \text{mW}$, wzmacniacze głośnikowe o mocy kilkuset watów oraz wzmacniacze nadajników o mocy kilowatów. Istotnym problemem we wzmacniaczach mocy jest zapewnienie odpowiedniego chłodzenia elementów, spowodowane wydzielaniem się znacznych ilości ciepła podczas normalnej pracy.

Ze względu na zakres częstotliwości sygnałów wzmacniacze mocy dzielimy na:

• wzmacniacze małej częstotliwości (m.cz.) używane do wzmacniania sygnałów pasma akustycznego - wzmacniacze akustyczne (elektroakustyczne)

• wzmacniacze wielkiej częstotliwości (w.cz.) używane w nadajnikach radiowych do wzmacniania sygnałów pasma radiowego

• wzmacniacze bardzo wielkiej częstotliwości (b.w.cz.) - wzmacniacze mikrofalowe.

Zadaniem wzmacniaczy akustycznych (audio) jest prawidłowe wysterowanie głośnika (dostarczenie do niego odpowiedniej mocy), powodując zwiększenie zarówno amplitudy sygnału, jak i wydajności prądowej, przy zachowaniu częstotliwości sygnału wzmacnianego (bez zniekształcenia sygnału). Głośnik ma impedancję rzędu kilku omów, natomiast źródło sygnału o wiele większą (np. odtwarzacz CD). Wzmacniacz powoduje również dopasowanie tych urządzeń. Najpopularniejsze wzmacniacze audio pracują w jednej z czterech klas pracy: A, B, AB lub D.

Podstawowe parametry wzmacniacza akustycznego:

• Moc wyrażana w watach uzależniona w rzeczywistości od impedancji podłączonych kolumn, liczby wysterowanych kanałów, ustawienia poziomu głośności.

Moc RMS (ang. Root Mean Square) – moc skuteczna, zwana również znamionową, to maksymalna moc dźwięku, z jaką głośnik lub wzmacniacz może pracować długotrwale bez narażenia na uszkodzenie.

Moc PMPO (ang. Peak Music Power Output) – maksymalna (szczytowa) chwilowa moc muzyczna, z jaką głośnik lub wzmacniacz akustyczny może pracować krótkotrwale bez uszkodzenia.

AES (ang. Audio Engineering Society) – stowarzyszenie normalizujące aspekt testowania głośników. Każdy zestaw lub głośnik testowany według wytycznych AES2‑1984 otrzymuje moc opisaną jako moc nominalna AES.

• Pasmo przenoszenia to przedział częstotliwości, w jakim pracuje wzmacniacz bez zniekształceń i tłumienia sygnału. Przyjmuje się, że ludzki narząd słuchu obejmuje zakres od $20 \text{Hz}$ do $20 \mathrm{kHz}$, więc takie wymagania stawia się przed wzmacniaczami.

• Zniekształcenia powiązane z współczynnikiem THD (ang. Total Harmonic Distortion) określającym zawartość wyższych harmonicznych.

• Odstęp sygnału od szumu SNR (ang. Signal to Noise Ratio) to różnica między poziomem sygnału wyjściowego a wszystkimi niepożądanymi sygnałami, jakie będą mu towarzyszyły.

• Separacja kanałów pozwala na zmniejszeniu tzw. przesłuch pomiędzy kanałami we wzmacniaczu dwukanałowym.

• Czułość to minimalny poziom sygnału małej częstotliwości, doprowadzony do wejścia wzmacniacza, który przy regulatorze wzmocnienia ustawionym na maksimum, zapewnia na wyjściu wzmacniacza sygnał o mocy znamionowej.

• Impedancja wejściowa podawana w omach ($\text{Ω}$) jest parametrem, od którego zależy poprawna praca naszego wzmacniacza z urządzeniami źródłowymi, takimi jak przetworniki czy odtwarzacze CD. Powiązana jest ona również ze zjawiskiem dopasowania falowego, kiedy z jednego urządzenia do drugiego przy dopasowanych impedancjach (impedancja źródła sygnału na wejściu jest równa impedancji odbiornika na wyjściu) przekazywana jest maksymalna moc (bez strat).

• Współczynnik tłumienia obliczany jest jako stosunek impedancji znamionowej kolumn głośnikowych do impedancji wyjściowej wzmacniacza. Im wyższy współczynnik tłumienia, tym lepsza kontrola basu (sygnałów o niższej częstotliwości akustycznej).

• Pobór mocy to parametr związany bezpośrednio z mocą wyjściową i sprawnością wzmacniacza. Wielu producentów podaje moc pobieraną w trybie czuwania, na tak zwanym biegu jałowym (kiedy urządzenie jest włączone, ale nie gra), a czasami także moc „typową” i oczywiście maksymalną.

W schemacie jak na rys. $6.2$ tranzystory pracują w układzie wtórnika i powodują wysterowanie głośnika prądem o odpowiednim natężeniu. Przedwzmacniacz (np. wzmacniacz operacyjny) zwiększa amplitudę napięcia (realizuje wzmocnienie napięciowe). Dzięki sprzężeniu zwrotnemu układ zmniejsza zniekształcenia.

Innym przykładem wzmacniacza mocy może być układ cyfrowy posiadający stopień wyjściowy klasy D, najczęściej w postaci tranzystora MOSFET.

Analogowy sygnał wejściowy jest przetwarzany na sygnał cyfrowy prostokątny o zmiennym wypełnieniu, czyli PWM (ang. Pulse‑Width Modulation). Realizuje to komparator, który porównuje wartość sygnału analogowego z sygnałem trójkątnym (generowanym wewnątrz wzmacniacza). Tranzystor wzmacnia sygnał PWM. Ostatni stopień to filtr dolnoprzepustowy (typu LC), który usuwa z sygnału składowe harmoniczne.

Wzmacniacze w klasie D mają wysoką sprawność i odpowiednio zaprojektowane również wysoką jakość. Są to zarówno wzmacniacze estradowe, jak i niewielkie wzmacniacze pracujące np. w telewizorach czy monitorach.

RiSLmgKtxFjoX

Na zdjęciu widoczny jest wzmacniacz mocy audio o kształcie prostopadłościanu. W środku obudowy znajdują się różne elementy układu, takie jak płytki drukowane, transformatory, kondensatory i układy scalone. W środku jest także okrągły element owinięty drutem miedzianym - może to być transformator. Po bokach są długie prostokątne panele, które służą do chłodzenia wzmacniacza. Posiadają otwory wentylacyjne, które pomagają w utrzymaniu odpowiedniej temperatury. Są tu także cztery okrągłe, płaskie elementy, które mogą być kondensatorami lub przekaźnikami. Wokół wzmacniacza znajdują się wiązki kolorowych przewodów. Na frontowej części obudowy zamontowane są dwie skale pomiarowe oraz pokrętło służące do precyzyjnego dostrojenia ustawień wzmacniacza.

Pojęcie wzmacniacza szerokopasmowego związane jest z układami, w których szerokość pasma częstotliwościowego pomiędzy częstotliwością górną i dolną jest co najmniej kilku megaherców. Do wzmacniaczy szerokopasmowych zalicza się m.in.:

• wzmacniacze wizji sterujące jasnością kineskopu w telewizorach kineskopowych (pasmo nie węższe niż $\mathrm{50 }\text{Hz}– 6\text{MHz}$),

• wzmacniacz wejściowy w samolocie w układzie ostrzegania przed radarami (typowe pasmo $\mathrm{1–18} \text{GHz}$),

• wzmacniacz sygnału fotodiody w łączu światłowodowym (pasmo $\mathrm{100 }\text{kHz}–\; 25\text{GHz}$),

• wzmacniacz toru dosyłowego wielu kanałów TV w paśmie do $\mathrm{862 }\text{Mhz}.$

Wzmacniacze szerokopasmowe znalazły zastosowanie m.in. do wzmocnienia i podziału sygnału telewizyjnego we wszystkich instalacjach antenowych.

O klasie wzmacniacza decyduje sposób, w jaki dokonuje wzmocnienia. Rozróżnić możemy wzmacniacze o jednym, kilku stopniach wzmocnienia oraz takie, w których blok odpowiadający za regulację wzmocnienia znajduje się na wejściu wzmacniacza, bądź między stopniami wzmocnienia. Lepsze efekty (mniejsze szumy dodane do sygnału) dają wzmacniacze o międzystopniowej regulacji wzmocnienia.

Filtr VHF/UHF umożliwia wyodrębnienie z sygnału RF dwóch torów VHF i UHF. Następnie możliwa jest niezależna regulacja wzmocnienia w celu dopasowania odpowiedniego poziomu sygnału dla danego pasma; UHF w zakresie od $0$ do $12\text{dB}$, VHF w zakresie od $0$ do $15\text{dB}$. Po odpowiednim wzmocnieniu sygnały z poszczególnych pasm są sumowane, a następnie przy pomocy rozdzielacza przesyłane do kilku odbiorników.

Wzmacniacz prezentowany na rys. $6.6$ dedykowany jest do instalacji  antenowych, w skład których wchodzi od kilku do kilkunastu gniazd abonenckich.

R1AAc4NKwYDmK

Ilustracja przedstawia widok elementów regulacyjnych wzmacniacza HS‑016. Urządzenie zamknięte jest w puszcze z tworzywa sztucznego w kształcie prostopadłościanu. Wewnątrz widoczne są cztery wejścia do podłączenia kabli. Na przytwierdzonej płytce widnieją symbole producenta, dane urządzenia, a także rysunek połączenia i kod kreskowy.

Podstawowe parametry wzmacniacza szerokopasmowego:

• $1$ wej. / $2$ wyj.,

• pasmo FM/VHF/UHF,

• wzmocnienie $20...22\text{dB}$,

• idealny do wzmocnienia sygnału DVB‑T oraz cyfrowego radia DAB,

• wzmocnienie maksymalne $22\text{dB}$,

• regulacja wzmocnienia dla torów VHF oraz UHF,

• maksymalny poziom sygnału wyjściowego $104\text{dBμV}$.

Grafika interaktywna pt. „Budowa funkcjonalna urządzeń elektronicznych”DxNpUNQ6RGrafika interaktywna pt. „Budowa funkcjonalna urządzeń elektronicznych”

Wróć do spisu treściD15XOHD4MWróć do spisu treści

Powrót do materiału głównegoDDc7oBa11Powrót do materiału głównego