Занимательная электроника

В табл. П2.1 представлены стандартные разновидности бытовых одноразовых электрохимических элементов питания. Элементы одного типоразмера взаимозаменяемы, а также могут быть заменены NiMH-аккумуляторами аналогичных типоразмеров (подробности описаны в главе 9). Щелочные элементы (с буквой L в обозначении или надписью «alkaline» на корпусе) приблизительно в три раза превышают по энергоемкости «обычные» солевые (последние часто маркируются надписью «GENERAL PURPOSE», то есть «общего назначения»). Кроме стандартных щелочных, существуют также элементы Super (Ultra) Alkaline, емкость которых еще приблизительно на треть-четверть выше.

* _{Буква L означает щелочной элемент, F — литий-железо-дисульфидный (Li/FeS2).}

** _{Для щелочных элементов}

Аккумуляторы NiMH тех же типоразмеров имеют близкую емкость (в среднем на 10–20 % ниже), за исключением типоразмера «Крона» — емкость аккумулятора в этом исполнении не превышает 200 мАч.

Кроме указанных в таблице элементов марганец-цинковой системы (к которым относятся и щелочные, и солевые батарейки), в последние годы появились литийжелезо-дисульфидные в типоразмерах АА и ААА, со стандартным номинальным напряжением питания 1,5 В (в отличие от обычных литий-марганцевых, имеющих напряжение 3–3,6 В). Они отличаются повышенной емкостью при больших токах разряда, и при токе порядка 0,5 А превышают щелочные примерно вдвое. В маломощных приборах при комнатной температуре в емкости выигрыша литиевые элементы почти не дают, но их высокая стоимость все равно оправдывается долгим сроком хранения (15 лет при комнатной температуре), а также намного большей стойкостью к низким температурам — так, фирма Energizer гарантирует работу своих FR6-элементов до -40 °C. Основная особенность литиевых, отличающая их от других типов, — они держат напряжение «до последнего», после чего оно быстро падает до нуля (см. разрядные кривые на рис. 9.3 в главе 9).

Для питания маломощных электронных устройств широко применяются «таблетки»: серебряно-оксидные (SR) или литиевые (CR) малогабаритные элементы. Литиевые имеют номинальное напряжение 3 В, «серебряные» — 1,55 В, причем размеры корпусов для тех и других отличаются, литиевые больше диаметром и обычно тоньше («монетки»). Емкость ходовых литиевых элементов (CR2032) достигает 225 мАч при токе разряда не более 0,2 мА, у «серебряных» она ниже, и для самых крупных (SR44) не превышает 200 мАч. В тех же габаритах, что и «серебряные», изредка можно встретить щелочные «таблетки» (LR) с близким номинальным напряжением (1,5 В), их емкость примерно на 30 % ниже, а в остальном они взаимозаменяемы. Система обозначений «таблеток» и «монеток» очень проста: первые две цифры обозначают диаметр, третья и четвертая — толщину (например, 2032 — «монетка» 20 мм в диаметре и толщиной 3,2 мм, 1225 — «таблетка» диаметром 12,5 мм и толщиной 2,5 мм).

Классы усилителей

В зависимости от режима работы выходных транзисторов усилители (не только УМЗЧ — усилители мощности звуковой частоты) делятся на классы. Различают классы А, В, АВ, С, D, G и Н, недавно был также предложен еще один класс — Т.

Классы D и Т относятся к дискретным (цифровым) усилителям, остальные — к линейным (аналоговым). Рассмотрим особенности режимов работы выходного каскада для распространенных классов А, В и АВ.

Действующее значение напряжения

Для того чтобы было более понятно рассмотрение важнейшего вопроса о КПД для различных классов, приведем сначала точное определение действующего значения напряжения переменного тока U_д(именно действующее значение определяет мощность на нагрузке и выходных транзисторах, а следовательно, и КПД):

(1)

Здесь U_a — амплитудное значение напряжения u(t), T — период (в данном случае мы рассматриваем полпериода от 0 до π). Для синусоидального напряжения u(t) = sin(t):

(2)

При выводе учитывается, что:

Соотношение (2) для действующего значения (без вывода) уже приводилось в главе 4.

Классы усилителей

Класс А (рис. П3.1) — это фактически режим, соответствующий усилительному каскаду с общим эмиттером (см. рис. 6.6).

Рис. П3.1. Режим работы усилителя класса А