Analiza teoretyczna

Wyznaczmy maksymalną średnią moc wyjściową wzmacniacza uwzględniając podskok napięcia zasilacza.

Powyżej częstotliwości sygnału i jego obwiedni rzędu kilkudziesięciu Hz, napięcie zasilacza stabilizuje się na poziomie odpowiadającym średniemu poborowi prądu. Analiza będzie dotyczyła właśnie tego zakresu częstotliwości. Nie należy mylić tego z większą mocą muzyczną, która wynika m.in. z wahań napięcia zasilacza w takt rytmów muzyki.

Sygnał testowy charakteryzuje się pewnym kształtem, z którego wynikają wartości mocy średniej obwiedni Pśr oraz mocy szczytowej obwiedni Pszczyt, przy czym

p_sred1.gif(1)

Dla sinusoidy będzie n = 1.

Na pierwszy rzut oka mogłoby się wydawać, że dla danego sygnału o n < 1 maksymalna moc wyjściowa wzmacniacza wyniesie nPmax, gdzie Pmax jest maksymalną mocą podaną przez producenta wzmacniacza. Będzie ona jednak większa, gdyż większe będzie też napięcie zasilacza. Wyrazi się ona zależnością

p_sred2.gif(2)

gdzie:

Robc - rezystancja obciążenia wzmacniacza,

E - SEM generatora zastępczego, której wartość jest powiązana z SEM zasilacza,

Rg - rezystancja wewnętrzna generatora zastępczego - powiązana z rezystancją wewnętrzną zasilacza.

Wielkości E oraz Rg można oszacować. Mianowicie często producent podaje różne maksymalne moce wzmacniacza w zależności od Robc. To, że dla większej rezystancji moc ta jest większa niż wynikałoby to z prawa Ohma, jest skutkiem właśnie podskoku napięcia zasilacza. Wystarczy dla dwóch tak podanych mocy i rezystancji wyznaczyć napięcie

p_sred3.gif(3)

następnie podstawić do wzorów:

p_sred4.gif(4)

p_sred5.gif(5)

Przykład

Dla wzmacniacza producent podaje maksymalne moce:

100 W / 4 Ω

70 W / 8 Ω

Gdyby zasilacz był stabilizowany, przy 8 Ω mielibyśmy 50 W.

Wg. (3): U1 = 20 V, U2 = 23,66 V

Wg. (4): E = 28,96 V

Wg. (5): Rg = 1,792 Ω

Ostatecznie wyliczając z (2) Pśrmax przy Robc = 4 Ω oraz n = 0,1 otrzymujemy

Pśrmax = 16,1 W

a więc dużo więcej niż spodziewane 10 W.

Poniżej przedstawiam odpowiednie wykresy dla tego wzmacniacza.

 

p_sred6.gif

Pśrmax(n) dla przykładowego wzmacniacza z Robc = 4 Ω. Dla zasilacza stabilizowanego byłoby: Pśrmax(n) = 100n.

 

p_sred7.gif

Pśrmax(Robc) dla przykładowego wzmacniacza (n = 0,1). Druga krzywa dotyczy sytuacji z zasilaczem stabilizowanym.

 

cp_sred1.gif

Pśrmax(n, Robc) dla przykładowego wzmacniacza.

© Copyright Krzysztof Kolisz 2002