ТЕХНИЧЕСКИ  УНИВЕРСИТЕТ-

ГАБРОВО

Катедра:”Комуникационна техника и технологии

”

КУРСОВ ПРОЕКТ 

ДИСЦИПЛИНА

: 

РАДИОКОМУНИКАЦИОННА ТЕХНИКА

ТЕМА

: УСИЛВАТЕЛ НА МОЩНОСТ 

КЛАС D

Изготвил: Теодора Динкова Титова

Спец.:КТТ

Фак.ном.:20442401

Проверил:ст.ас.Ил.Неделчев

1

.

ОБОСНОВКА И ИЗБОР НА СХЕМЕН ВАРИАНТ

Усилвателите на мощност клас D най-напред са обсъждани от фирмата 
Баксандал.В последно време те се използват в предавателите на АМ 
сигнали за радиоразпръскване и във високочестотните  предаватели с 
малка изходна мощност.В усилвателя клас D се използват два активни 
елемента и изходен настроен трептящ кръг.Елементите се възбуждат 
така,че да действат като двупозиционен ключ, с който се получава 
правоъгълна форма на изходното напрежение или на изходния ток.
Изходния трептящ кръг е настроен на  честотата на превключване и 
отстранява  всички хармонични съставки.В  резултат на това изходното 
напрежение е синусоидално . Коефициентът на полезно действие на 
идеализирания усилвател намощност клас D е 100%.

Трансформаторен усилвател на мощност клас D с 
транзистори , работещи като ключове на ток.

фиг.1.Трансформаторен  усилвател на мощност клас D с транзистори 
работещи като ключове на ток

Усилвателят на мощност клас D с транзистори , работещи като 
ключове на ток(фиг.1), е дуален на двутактния усилвател на 
мощност клас D с транзистори , работещи като ключове на 
напрежение , тъй като формите на напреженията и  токовете са 
съответно взаймно разменени.Транзисторите се възбуждат 

така,че  да бъдат  в запушено или наситено състояние , а техните 
токове са с противоположни фази.високочестотният дросел 
осигурява протичане на  постоянен ток Idc (чиято амплитуда ще 
бъде определена по-нанатък) в изходните вериги на 
транзисторите през средния извод на трансформатора .когато 
единият от транзисторите е отпушен ,целият постоянен 
консумиран ток протича през него.В резултат на това се полуават 
колекторни токове  с правоъгълна форма с ниво 0 и Idc.Пр

π

и трансформирането на тези токове от половината на първичната 
намотка във вторичната намотка в последната протича ток с 
правоъгълна форма:

Паралелният трептящ кръг на изхода отвежда хармоничните 
съставки на i(

θ

) към земя, като позволява само съставката с 

основна честота да създава изходно напрежение с амплитуда :

Това напрежение се трансформира в първичната намотка , където 
създава две колекторни напрежения с форма на полусинусоида с 
максимална амплитуда:

Тъй като напрежението в средния изход на трансформатора u

CT

(

θ

) 

е половината от сумата на двете колекторни напрежения ,то има 
формата на напрежение, получено при двуполупериодно 
изправяне .Тъй като върху високочестотния дросел няма спад на 
постоянно напрежение , максималната стойност u

CT

(

θ

) трябва да 

бъде 

π

Ucc.То на свой ред опеделя изходното напрежение (при 

дадени m и n) и консумирания постоянен ток
          

Тази стойност сега може да се замести в предишното уравнение и 
да се намери връзката с Ucc.Консумираната и изходната мощност 
са:  Po=Pi=

π

/8 Ucc/R

Въпреки ,че изходната мощност не е равна на изходната мощност 
при схемата с транзистори , работещи като ключове на 
напрежение  Pmax = 1/

π

 има  същата стойност .Следователно 

изборът на едната  или другата схема зависи от захранващото 
напрежение , товара и работната честота (тъй като в сехемата с 
транзистори ,работещи като ключове на ток,транзисторите трябва 
да имат по-добри ключови свойства)

Възбуждане

 Схемата на възбуждане на усилвателя на мощност клас D е подобна на 
тази на усилвателя на мощност клас В. При усилвателите клас D обаче не 
са необходими ток  на покой и работа на активните елементи в линеен 
режим.Затова при тях много рядко се използва преднапрежение на базата 
или гейта.Възбуждащият сигнал трябва да бъде достатъчно голям ,за да 
осигури насищане и запушване на транзисторите през определени части от 
периода на високочестотно напрежение.При проектирането обикновено се 
приемат възможно най-неблагоприятните условия за усилване ,за 
температура и за другите параметри.По такъв начин , въпреки че 
усилвателят на мощност с транзистори , работещи като ключове на ток, 
трябва  да се възбужда от сигнал с правоъгълна форма, възбуждането на 
усилвателя на мощност с транзистори ,работещи като ключове на 
напрежение ,оже да се извърши както с правоъгълен , така и със 
синусоидален сигнал.Последното обикновено се предпочита,тъй като 
получаването на такъв сигнал изисква по-малка мощност и намалява 
изискванията към биполярния транзистор по отношение на времето на 
разсейване на зарядите в сравнение с тези при възбуждането ,с 
правоъгълен сигнал.

фиг.2 Възбуждане на усилвател на мощност клас D , осъществен с биполярни 
транзистори

На фиг.2 е показана входната част на усилвател на мощност клас D с 
биполярни транзистори  работещи като ключове на напрежение. При 
работа в токов режим съпротивлението , оказвано на източника на 
възбуждащо напрежение зависи от коефициента на трансформация на 
трансформатора q/p. Необходимата мощност на възбуждащия сигнал е 
          
                      P

DR = 

U

y 

I 

Bm

Където U

y  

(

≈

0.7V) е базовото напрежение на насищане.

Максималната  стойност на базовия ток I 

Bm 

 трябва да бъде достатъчно 

голяма ( т.е. най-малко I

Cm

 /β ) , за да поддържа колекторния ток. Трябва да 

се отбележи , че съпротивлението за възбуждащия източник е функция от 
амплитудата на възбуждащия ток и не е свързано с другите характеристики 
на транзистора освен с U

y.  

Поради това изходният ток на възбудителя 

трябва да бъде ограничен , за да не повреди транзисторите на усилвателите 
на мощност.

МЕТОДИКА НА ИЗЧИСЛЕНИЕ

1.

Избор на схемно решение

Дадената методика е за изчисление на усилвателите на мощност клас D с 
транзистори работещи като ключове на ток по схема от фиг.1

2.

Избор на транзистори Т1 и Т2

Избора на транзистор се  извършва въз основа на

- работна честота
- консумираната и изходна мощност

- консумирания постоянен ток представляващ амплитуда на тока през 

всеки от транзисторите

   -захранващо напрежение 
                    
                   U

DC

 = Ucc

3.Изчисляване / избор на изходния трансформатор TR2

    Изходния трансформатор трябва да осигури  трансформиране на 
съпротивлението на товара RL към R . На пазара съществуват 
широколентови трансформатори със стандартни коефициенти на 
трансформация.

4.Изчисляване / избор на входния трансформатор

TR1

    Входния трансформатор трябва да трансформира входното (базово)
Съпротивление на транзисторите Rb към зададена стойност за входно 
съпротивление . Ако такава не е зададена може да се приеме стойност 

50

Ω

. На пазара същетвуват  широколентови трансформатори със 

стандартни коефициенти на трансформация.

5.Изчисляване елементите на трептящия кръг L1 и C1

Реактивните съпротивления на бобината и на кондензатор за съответно
                 

6.Избор на дросел L2             

Дроселът трябва да има много голямо съпротивление за полезния 
сигнал и пренебрежимо малко за постоянния ток