Site Loader

Усилители мощности

Обычно это выходные каскады многокаскадных усилителей. Они служат для повышения нагрузочной способности и создают на нагрузке сигнал заданной мощности. Такие усилители работают в режиме большого сигнала, а потому их основными параметрами являются следующие:

  1. Выходная мощность:

  2. Коэффициент полезного действия: (КПД)=,

— мощность потребляемая источником питания.

, где — мощность выдаваемая на коллекторных переходах транзистора усилителя мощности.

  1. КНИ – коэффициент нелинейного искажения. Под искажениями понимают – отклонение формы сигнала на выходе от формы сигнала на входе.

Классификация усилителей мощности

  1. В зависимости от рабочей точки активных элементов, это усилители класса А, АВ, В, С, Д.

  2. По связи с нагрузкой, это: усилители с трансформаторной связью; без трансформаторной усилителя мощности.

  3. По схемотехническому решению: однотактные усилители; двухтактные усилители.

  4. По виду усиливаемого сигнала: апериодические усилители – они предназначены для усиления широкополосных непрерывных сигналов; резонансные усилители мощности – они предназначены для усиления сигналов в узком диапазоне частот.

Влияние выбора рабочей точки на КПД и нелинейное искажение

Режим класса а.

Рабочая точка выбирается на середине линейного участка. Проведем графоаналитически расчет КПД и оценим качественно КНИ (рис.8. )

;

Основным недостатком режима класса А является малое значение КПД<25%. Их преимущество является малые нелинейные искажения, поскольку рабочая точка выбрана на середине нелинейного участка.

Режим класса В.

Оценим его КПД и нелинейные искажения. В режиме класса В, рабочая точка выбирается при напряжении отсечки. В этом случаеUВЫХ создает в цепи базы тока полуволну тока. Для режима класса В КПД рассчитывают для одного полу периода.

Достоинством режима класса В является высокое КПД, а недостатком существенное нелинейное искажение, отрицательная полуволна входного сигнала отсутствует. Поэтому режим класса В в однотактных усилителях не применяются, он применяется лишь в двухтактных схемах усилителя.

Усилители мощности с трансформаторной связью

Схема однотактного усилителя мощности.

Т

ранзисторVT1 работает в режиме класса А, его рабочая точка задается резисторами R1, R2. Трансформатор Тр1 служит для передачи сигнала от источника сигнала на входе усилителя и их согласования, а поэтому называется согласующим. Трансформатор Тр2 служит для передачи сигнала в нагрузку, через него протекает большие токи и поэтому он называется силовым или выходным трансформатором.

Входной гармонический сигнал создает в выходной цепи трансформатора ток изменяющийся по гармоническому закону, при этом и положительная и отрицательная полуволна усиливается одним активным элементом как бы за один такт, поэтому эта схема называется однотактной. С помощью трансформатора Тр2 ток I

К преобразуется в выходное напряжение, который по форме совпадает с входным сигналом.

Схема двухтактного усилителя мощности.

ТранзисторыVT1, VT2 образуют двухтактный выходной каскад. Они работают в режиме класса В. При нулевом входном сигнале оба они находятся в состоянии отсечки: iK1=iK2=0. При положительной полуволне в активном режиме А, VT2 остается в состоянии отсечки. iK1 повторяет по форме входное напряжение. Во второй полу период VT1 в состоянии отсечки а VT2 в активном режиме. i

K2 повторяет форму входного напряжения (2-ой полу период). Токи iK1,iK2 в первичной обмотке трансформатора Тр2 протекают встречно друг другу, а потому на вторичной обмотке создают напряжение противоположного знака. В результате на выходе схемы возникает практически не искаженный входной сигнал, в то время как активные элементы работают в режиме класса В.

Достоинство схемы высокое КПД и малое нелинейное искажение. В двухтактном усилителе мощности режима класса В возникают специфические искажения типа «ступенька». Они связаны с особенностями входной ВАХ биполярного транзистора. Передаточная характеристика двухтактной схемы режима класса В имеет вид

Для устранения «ступеньки» транзисторы двухтактной схемы должны работать в режиме класса АВ, это достигается подбором резистора R2 в предыдущей схеме.

21. Аналоговые усилители. Классификация. Основные характеристики и параметры усилителей.

Аналоговые усилители. Классификация. Основные характеристики и параметры усилителей Аналоговые усилители — это устройство для усиления сигнала по напряжению, току, мощности, за счет преобразований энергии источника питания в энергию выходного сигнала.

Классификация усилителей:

  1. По виду сигнала: усилители синусоидальных и импульсных сигналов

  2. По типу: усилители напряжения тока и мощности

  3. По диапазону частот: усилители постоянного и переменного тока пребывают, усилители низкой частоты, высокой частоты, широкополосные, избирательные

  4. По виду нагрузки: усилители могут быть однокаскадные и многокаскадные

  5. По режиму работы: с линейным и нелинейным

Характеристика усилителя:

  1. Амплитудная показывает зависимость выходного сигнала от входного

  2. Амплитудная – частотная показывает зависимость коэффициента усиления от частоты

  3. Фазово-частотная показывает зависимость величины сдвига фазы выходного сигнала по отношению к фазе входного сигнала.

  4. Переходная показывает на экране осимогрофа при подаче на вход входного сигнала прямоугольной формы.

Параметры усилителя:

  1. Коэффициент усиления по току, напряжению и мощности

  2. Входное и выходное сопротивление

  3. Выходная мощность усилителя

  4. Полоса проекции усилителя

  5. Источники сигнала, отклонение формы выходного сигнала от входного

22. Обратные связи в усилителях. Классификация. Влияние ос на свойства усилителя

Обратные связи в усилителях и их влияние на характеристики

Обратная связь — это подача части или всего выходного сигнала на вход усилителя. (Подача всего сигнала — 100% ОС (обратная связь)).

Классификация и виды ОС:

1.     По сигналам

§  ООС — отрицательная обратная связь — такая ОС, когда сигнал ОС вычитается из входного или когда сигнал ОС находится в противофазе с входным (Dj = p)

 

§  ПОС — положительная ОС — когда Uос суммируется с Uвх, или когда сигнал Uос и Uвх совпадают по фазе (Dj = 0)

ОС — мощное схемотехническое средство, позволяющее изменять свойства усилителей в широком диапазоне в сторону необходимых параметров.

2.     ОС могут быть по току (суммируются токи), по напряжению (суммируются напряжения).

3.     Комбинированные (по току и напряжению).

Влияние ОС на коэффициент усиления

Кос =  — коэффициент усиления с ОС

К =  — собственный коэффициент усиления без ОС

b =  — коэффициент передачи по цепи ОС

Uвых — Uoc = U0

Uoc = b* Uвых

Uвх = U0 + b*k* U0

koc =

koc =

«+» — ООС

«-» — ПОС

ООС уменьшает усиление усилителя

1+bk — глубина обратной связи

bk — петлевое усиление — это коэффициент передачи по цепи усилитель — цепь — ОС

 b £ 1.

Влияние ООС на стабильность коэффициента усиления

В реальных усилителях коэффициент усиления зависит от напряжения питания, от t0C, от режима работы, старения элементов и др. факторов.

ku = kmin ¸ kmax

kmax — kmin = Dk

dk =  — относительная нестабильность коэффициента усиления

Задача

dk — известна, dkoc -?

dkoc =

Dkoc =

dkoc =

ООС стабилизирует коэффициент усиления независимо от причин, вызывающих его изменения.

При глубокой ООС усиление определяется цепью ОС, а т. к. обычно в цепи ОС используют пассивные R, C, L элементы со стабильными характеристиками, т. е. сам усилитель в целом остается стабильным.

Влияние ООС на нелинейные искажения усилителя

Книос =

Кни — коэффициент нелинейных искажений

ООС уменьшает нелинейных искажений усилителя

НИ можно рассматривать как нестабильность k в зависимости от величины Uвх.

ООС стабилизирует k независимо от причин, вызывающих его изменение Þ имеет место и стабилизация k при изменении Uвх, т. е. уменьшение НИ.

НИ — это появление дополнительных гормоник внутри самого усилителя.

При наличии ООС гармоники, пройдя цепь ОС, вычитаются на входе Þ уменьшается их величина Þ уменьшается Кни.

Влияние ООС на АЧХ

wнос =

wвос = wв(1+bk)

Зависимость k от w — линейные искажения.

ООС расширяет Dw (полосу пропускания усилителя) на глубину ОС.

Зависимость k от w можно рассматривать как нестабильность k от частоты. Т. к. ООС стабилизирует k Þ стабилизация k и при изменении w, т. е. в более широкой полосе частот.

При наличии ООС сигнал ОС вычитается из входного.

На НЧ и ВЧ bk уменьшается Þ вычитается меньший сигнал, чем в середине диапазона Uвых @ const

поддерживается в более широкой полосе частот.

Назначение, классификация, принцип действия, область применения полупроводниковых усилителей

Наиболее распространенными аналоговыми электронными преобразователями являются усилители электрических сигналов. Они применяются для повышения уровня весьма слабых сигналов непосредственно с датчиков, обеспечения требуемой мощности для работы силовых исполнительных агрегатов и множества других приложений. На основе усилителей строится большинство функциональных аналоговых устройств, выполняющих преобразование сигналов (фильтрацию, изменение спектра, коррекцию формы), а также математические операции (суммирование, интегрирование, дифференцирование, нелинейную обработку).

Усилителем называют устройство, предназначенное для увеличения интенсивности сигнала без изменения его формы. Преобразование сигнала s(t) в идеальном усилителе описывается соотношением sу (t) = K s(t – tз),где K – коэффициент преобразования, tз – интервал времени задержки. Сигнальная модель усилителя представляет собой четырехполюсник с выделенными парами входных и выходных зажимов.

Для обеспечения функции усиления без искажений четырехполюсник должен быть линейным элементов с параметрами, не зависящими от формы сигнала и его уровня при заданных внешних условиях. Реальные полупроводниковые элементы электронных устройств являются нелинейными и обладают инерционными свойствами, что приводит к искажению сигналов при их преобразовании. Для описания изменения формы и спектра сигналов служат характеристики усилителя. Нелинейные искажения можно рассчитать с помощью статических входной Uвх(Iвх), выходной Uвых(Iвых) и проходной Uвых(Uвх) характеристик. Динамические свойства усилителей характеризуют зависимостью комплексного коэффициента передачи от частоты, а также переходной или импульсной функциями во временной области. Наибольшее распространение в усилительной технике получили амплитудно-частотная и переходная характеристики.

Классы электронных усилителей и режимы работы активных усилительных приборов (ламп или транзисторов) традиционно обозначаются буквами латинского алфавита. Буквенные обозначения классов усиления могут дополнительно уточняться суффиксом, указывающим на режим согласования мощного каскада с источником сигнала (AB1, AB2 и т. п.) и с нагрузкой (F1, F2, F3). Устройства, совмещающие свойства двух «однобуквенных» классов, могут выделяться в особые классы, обозначаемые сочетанием двух букв (AB, BD, DE и устаревший BC).

Первая буквенная классификация, действующая по сей день (режимы А, B и С), сформировалась в 1920-е годы и была дополнена режимом, или классом, D в 1955 году. Начавшийся в 1960-е годы выпуск высокочастотных силовых транзисторов сделал возможным построение экономичных транзисторных усилителей радиочастот классов E и F. Последовательное усовершенствование транзисторных усилителей мощности звуковых частот класса B привело к разработке усилителей классов G и H. Единого реестра классов усиления не существует, поэтому в разных областях электроники или на разных рынках одна и та же буква (например, S) может обозначать принципиально разные устройства. Схемы, известные в Европе и Японии как класс G, в США относятся к классу H, и наоборот[1]. Буква, широко используемая в одной области электроники (класс F с его производными F1, F2, F3 и т. д.), в другой области может считаться «свободной»[2]. Кроме того, есть «классы усилителей» — торговые марки компаний-производителей и стоящие за ними частные технические решения. Одни из них, например, конструктивно схожие усилители звуковых частот «класса S» и «класса АА», подробно описаны в литературе, другие известны только по рекламе производителей.

Признаки классификации:

 Характер входного сигнала.

 Назначение.

 Режим работы нелинейного активного элемента.

 Тип активного элемента.

 Полоса усиливаемых частот.

По характеру усиливаемых сигналов различают:

 Усилители непрерывных сигналов. Здесь пренебрегают процессами установления. Основная характеристика – частотная передаточная.

 Усилители импульсных сигналов. Входной сигнал изменяется настолько быстро, что переходные процессы в усилителе являются определяющими при нахождении формы сигнала на выходе. Основной характеристикой является импульсная передаточная характеристика усилителя.

По назначению усилителя делятся на:

 усилители напряжения,

 усилители тока,

 усилители мощности.

 

Все они усиливают мощность входного сигнала. Однако собственно усилители мощности должны и способны отдать в нагрузку заданную мощность при высоком коэффициенте полезного действия.

 С точки зрения выбора режима работы активного элемента различают:

 Режим слабого сигнала. Нелинейный активный элемент работает в квазилинейном режиме. Применяется в усилителях напряжения или тока.

 Режим большого сигнала. Применяется в усилителях мощности.

По типу используемых активных элементов усилители делятся на ламповые; транзисторные; диодные; параметрические; СВЧ-усилители, работающие с помощью специальных СВЧ-приборов и др.

 В зависимости от вида частотной передаточной характеристики усилителя и абсолютным значениям полосы частот различают:

 Усилители постоянного тока (УПТ). Такое название обусловлено тем, что они способны усиливать очень медленные изменения сигналов (в том числе постоянные) , т.е. рабочая полоса частот начинается от нулевой частоты до некоторой верхней граничной частоты. Величина верхней граничной частоты fв зависит от вида усиливаемых сигналов. Так, если УПТ используется в канале изображения телевизионной системы, то fв составляет 6 — 6,5 МГц , т.е. УПТ это, как правило, широкополосный усилитель.

 Усилители низкой частоты (усилители звуковой частоты). Название условное, оно подчеркивает, что нижняя граничная частота лежит в области низких частот, несоизмеримо ниже верхней граничной частоты. Само значение верхней граничной частоты может быть разным: от единиц-десятков КГц до сотен МГц.

Применение полупроводниковых усилителей имеет ряд особенностей, связанных с выбором нагрузки. Полупроводниковые триоды допускают некоторое превышение номинальных значений токов в цепях электродов, но не допускают даже кратковременных превышений напряжений между электродами; это приводит к пробою и выходу их из строя. Поэтому напряжение питания выходных цепей триодов ограничено допустимым напряжением между электродами в цепи нагрузки. Напряжение питания выходной цепи и требуемая величина выходной мощности определяют максимально возможное сопротивление нагрузки, включенной непосредственно в выходную цепь усилителя. Когда нагрузка не отвечает этому требованию, применяют согласующий выходной трансформатор.

 Применение полупроводникового усилителя позволяет уменьшить запаздывание защиты до 50 — 60 мсек.

 Применение полупроводниковых усилителей в САР отопления и вентиляции может быть весьма перспективно, если правильно выявить их преимущества и недостатки. В целом ряде случаев появляется возможность полностью использовать их преимущества и нейтрализовать воздействие присущих им недостатков на работу САР. Для этого необходимо учитывать особенности работы полупроводниковых усилителей.

 Применение электронных, электромагнитных и полупроводниковых усилителей делает возможным создание гибких, разнообразных устройств, формирующих различные законы регулирования.

 Необходимое увеличение жесткости механических характеристик достигается применением промежуточного полупроводникового усилителя в схеме обратной связи.

 В связи с этим определяются и области применения полупроводниковых усилителей, коренным образом отличающихся от электронных усилителей. Так, полупроводниковый усилитель может заменить электромашинный или магнитный усилитель для управления электродвигателем мощностью в несколько сот ватт и даже в несколько киловатт. При этом небольшой по габаритам усилитель отличается высоким быстродействием, так как практически не вносит никакого запаздывания.

 Необходимо указать также и на общее совершенствование аппаратуры, применение полупроводниковых усилителей, осциллографов с непосредственной записью, автоматических анализаторов спектра вибрации, телеметрических устройств ( например, для регистрации на земле вибрации летящей ракеты) и пр.

44. Классификация измерительных приборов и систем, их обозначение.

По техническому назначению:

мера физической величины — cредство измерений, предназначенное для воспроизведения и (или) хранения физической величины одного или нескольких заданных размеров, значения которых выражены в установленных единицах и известны с необходимой точностью;

измерительный прибор — средство измерений, предназначенное для получения значений измеряемой физической величины в установленном диапазоне;

измерительный преобразователь — техническое средство с нормативными метрологическими характеристиками, служащее для преобразования измеряемой величины в другую величину или измерительный сигнал, удобный для обработки, хранения, дальнейших преобразований, индикации или передачи;

измерительная установка (измерительная машина) — совокупность функционально объединенных мер, измерительных приборов, измерительных преобразователей и других устройств, предназначенная для измерений одной или нескольких физических величин и расположенная в одном месте;

измерительная система — совокупность функционально объединенных мер, измерительных приборов, измерительных преобразователей, ЭВМ и других технических средств, размещенных в разных точках контролируемого объекта и т.п. с целью измерений одной или нескольких физических величин, свойственных этому объекту, и выработки измерительных сигналов в разных целях;

измерительно-вычислительный комплекс — функционально объединенная совокупность средств измерений, ЭВМ и вспомогательных устройств, предназначенная для выполнения в составе измерительной системы конкретной измерительной задачи.

По степени автоматизации:

автоматические;

автоматизированные;

ручные.

По стандартизации средств измерений:

стандартизированные;

нестандартизированные.

По положению в поверочной схеме:

эталоны;

рабочие средства измерений.

По значимости измеряемой физической величины:

основные средства измерений той физической величины, значение которой необходимо получить в соответствии с измерительной задачей;

вспомогательные средства измерений той физической величины, влияние которой на основное средство измерений или объект измерений необходимо учитывать для получения результатов измерений требуемой точности.

Классификация электронных усилителей Википедия

Классы электронных усилителей и режимы работы активных усилительных приборов (ламп или транзисторов) традиционно обозначаются буквами латинского алфавита. Буквенные обозначения классов усиления могут дополнительно уточняться суффиксом, указывающим на режим согласования мощного каскада с источником сигнала (AB1, AB2 и т. п.) и с нагрузкой (F1, F2, F3). Устройства, совмещающие свойства двух «однобуквенных» классов, могут выделяться в особые классы, обозначаемые сочетанием двух букв (AB, BD, DE и устаревший BC).

Первая буквенная классификация, действующая по сей день (режимы А, B и С), сформировалась в 1920-е годы и была дополнена режимом, или классом, D в 1955 году. Начавшийся в 1960-е годы выпуск высокочастотных силовых транзисторов сделал возможным построение экономичных транзисторных усилителей радиочастот классов E и F. Последовательное усовершенствование транзисторных усилителей мощности звуковых частот класса B привело к разработке усилителей классов G и H. Единого реестра классов усиления не существует, поэтому в разных областях электроники или на разных рынках одна и та же буква (например, S) может обозначать принципиально разные устройства. Схемы, известные в Европе и Японии как класс G, в США относятся к классу H, и наоборот[1]. Буква, широко используемая в одной области электроники (класс F с его производными F1, F2, F3 и т. д.), в другой области может считаться «свободной»[2]. Кроме того, есть «классы усилителей» — торговые марки компаний-производителей и стоящие за ними частные технические решения. Одни из них, например, конструктивно схожие усилители звуковых частот «класса S» и «класса АА», подробно описаны в литературе, другие известны только по рекламе производителей.

Традиционная классификация: А, B, С и D[ | ]

Одна и та же схема двухтактного усилителя может работать в режимах А, АB, B и C. Режим задаётся выбором напряжения смещения на сетках (Vс)

В 1919 году инженер Bell Labs Джон Моркрофт и его стажёр Харальд Фрис[en] опубликовали анализ работы вакуумного триода в генераторе несущей частоты радиопередатчика. В этой работе были впервые определены режимы работы лампы без отсечки (режим А), с отсечкой в

Классификация усилителей

Деление на типы осуществляют по назначению усилителя, характеру входного сигнала, полосе и абсолютному значению усиливаемых частот, виду используемых активных элементов.

  1. По своему назначению усилители условно делятся на усилители напряжения, усилители тока и усилители мощности. Если основное требование – усиление входного напряжения до необходимого значения, то такой усилитель относится к усилителям напряжения. Если основное требование – усиление входного тока до нужного уровня, то такой усилитель относят к усилителям тока. Следует отметить, что в усилителях напряжения и усилителях тока одновременно происходит усиление мощности сигнала (иначе вместо усилителя достаточно было бы применить трансформатор). В усилителях мощности в отличие от усилителей напряжения и тока требуется обеспечить в нагрузке заданный или максимально возможный уровень сигнала.

  2. В зависимости от характера входного сигнала различают усилители гармонических (непрерывных) сигналов и усилители импульсных сигналов. К первой группе относятся устройства для усиления непрерывных гармонических сигналов или квазигармонических сигналов, гармонические составляющие которых изменяются много медленнее всех нестационарных процессов в цепях усилителя. Ко второй группе усилителей относятся устройства для усиления импульсов различной формы и амплитуды с допустимыми искажениями их форм. В этих усилителях входной сигнал изменяется настолько быстро, что процесс установления колебаний является определяющим при нахождении формы сигнала.

  3. Полоса и абсолютные значения усиливаемых частот позволяют разделить усилители на следующие типы. Усилители постоянного тока предназначены для усиления электрических колебаний в пределах от нижней частоты, равной нулю, до верхней рабочей частоты усилителя. Главным является то, что они усиливают постоянные и переменные составляющие входного сигнала. Усилители переменного тока предназначены для усиления лишь переменных составляющих входного сигнала. В зависимости от граничных значений рабочего диапазона частот усилители переменного тока могут быть низкой и высокой частоты. По ширине полосы усиливаемых частот выделяют избирательные и широкополосные усилители.

  4. По роду применяемых активных элементов усилители делятся на транзисторные, магнитные, диодные, ламповые, параметрические и др. В качестве активных элементов в настоящее время в усилителях чаще используются полевые или биполярные транзисторы, либо интегральные схемы. Значительно реже применяются активные элементы в виде нелинейных емкостей или индуктивностей и специальные типы полупроводниковых диодов.

Режимы работы усилителей

Режим работы усилителя определяется начальным положением рабочей точки на сквозной динамической характеристике усилительного элемента, то есть на характеристике зависимости выходного тока усилительного элемента от ЭДС входного сигнала.

Различают три основных режима работы – режимы А, В, С.

В режиме А рабочая точка О выбирается на середине прямолинейного участка сквозной динамической характеристики. Выходной сигнал практически повторяет форму входного сигнала при относительно небольшой величине последнего. Нелинейные искажения при этом минимальны. Ток в выходной цепи существует в течение всего периода входного сигнала. При этом среднее значение выходного тока велико по сравнению амплитудой его переменной составляющей. Поэтому КПД каскада невысок – 20-30%.

В режиме В рабочая точка выбирается так, чтобы ток через усилительный элемент протекал только в течении половины периода входного сигнала. Усилительный элемент работает с так называемой отсечкой. Ток покоя из-за нижнего изгиба сквозной характеристики оказывается не равным нулю, и форма выходного тока искажается относительно входного. В кривой тока появляются высшие гармоники, что приводит к увеличению нелинейных искажений по сравнению с режимом А. Среднее значение выходного тока уменьшается, в результате чего КПД каскада достигает 60-70%.

Существует еще промежуточный режим АВ, когда рабочая точка выбирается на сквозной характеристике ниже, чем точка А и выше, чем в режиме В. Поэтому и показатели этого режима имеют промежуточное значение между режимами А и В – КПД 40-50% при невысоком уровне нелинейных искажений.

Понятие о классах усиления

В зависимости от величины и знака напряжения смещения Uсми напряжения входного сигналаUссуществует несколько принципиально различных режимов работы усилителя, называемых классами.

6. Режим работы усилителя в классе «а».

В этом режиме ток выходного каскада усилителя протекает в течение всего периода изменения входного напряжения. Режим класса А имеет место при выборе рабочей точки в средней части нагрузочной характеристики. Форма выходного сигнала соответствует форме входного со сдвигом на 180. Транзистор работает в линейной области, выходное напряжениеUвыхимеет минимальные нелинейные искажения. Усилитель в этом режиме имеет низкий КПД (не более 0,5), как правило, используется в маломощных каскадах усиления.

Рис. 7. Режим работы усилителя в классе «А»

Входное сопротивление схемы с общим эмиттером (ОЭ) больше чем в схеме с общей базой (ОБ) и составляет сотни Ом, выходное сопротивление Rвыхменьше чем в схеме с ОБ и составляет единицы и десятки кОм.

В отличие от схемы с ОБ схема с ОЭ дает усиление по току , которое находится в пределах 10 – 150. Усиление по напряжению КUприблизительно составляет несколько сотен. Усиление по мощности при согласовании сопротивлений на входе и выходе усилителя достигает 104.

Схема с общей базой

На вход усилителя подается напряжение смещения и усиливаемое напряжение. Напряжение смещения снимается с Rби подается в цепь база – эмиттер, оно необходимо для выбора (фиксации) рабочей точки. В коллекторной цепи усилителя включеноRк, с которого снимается усиленный сигнал. При подаче на вход усилителя переменного сигнала ток эмиттераIэначинает изменяться по закону входного напряжения. Соответственно току эмиттера изменяется и ток коллектораIк=Iэ. Коэффициент усиления, как правило, изменяется в пределах 0,9 – 0,99. Падение напряжения, снимаемое сRк, и является усиленным сигналом. Фазы входного и выходного сигналов в схеме с ОБ совпадают. Входное сопротивлениеRвх=Uэ/Iэочень мало, потому что эмиттерный переход смещен в прямом направлении и незначительное изменениеUэведет к значительному изменениюIэ. Выходное сопротивлениевелико и составляет сотни КОм или единицы МОм. Усиление по токуПри почти равных токах на входе и выходе и различныхRвхиRвыхусиление по напряжению КUможно получить порядка 103. Усиление по мощности КР =КU103.

Схема с общим коллектором

В схеме с общим коллектором выходное напряжение совпадает по фазе с входным. Наиболее важной отличительной особенностью схемы является высокое входное сопротивление и низкое выходное. В схеме с ОК

Uвх>Uвых, КU< 1,

имеет несколько большее значение, чем в схеме с ОЭ. Усиление по мощности КРменьше, чем в схеме с ОЭ.

Схема

Усиление

(порядок)

Сопротивление

(порядок)

Фазовый сдвиг Uвыхотносит.Uвх

КU

Кi

КР

Rвх

Rвых

ОБ

103

Кi< 1

103

1 – 10

105– 106

0

ОЭ

102

102

104

102– 103

103– 104

180

ОК

КU< 1

10

10

104– 105

10 – 103

0

Классификация усилителей

Признаки классификации:

  • Характер входного сигнала.
  • Назначение.
  • Режим работы нелинейного активного элемента.
  • Тип активного элемента.
  • Полоса усиливаемых частот.

По характеру усиливаемых сигналов различают:

    • Усилители непрерывных сигналов. Здесь пренебрегают процессами установления. Основная характеристика – частотная передаточная.
    • Усилители импульсных сигналов. Входной сигнал изменяется настолько быстро, что переходные процессы в усилителе являются определяющими при нахождении формы сигнала на выходе. Основной характеристикой является импульсная передаточная характеристика усилителя.

    По назначению усилителя делятся на:

      • усилители напряжения,
      • усилители тока,
      • усилители мощности.

      Все они усиливают мощность входного сигнала. Однако собственно усилители мощности должны и способны отдать в нагрузку заданную мощность при высоком коэффициенте полезного действия.

      С точки зрения выбора режима работы активного элемента различают:

        • Режим слабого сигнала. Нелинейный активный элемент работает в квазилинейном режиме. Применяется в усилителях напряжения или тока.
        • Режим большого сигнала. Применяется в усилителях мощности.

        По типу используемых активных элементов усилители делятся на ламповые; транзисторные; диодные; параметрические; СВЧ-усилители, работающие с помощью специальных СВЧ-приборов  и др.

        В зависимости от вида частотной передаточной характеристики усилителя и абсолютным значениям полосы частот различают:

          • Усилители постоянного тока (УПТ). Такое название обусловлено тем, что они способны усиливать очень медленные изменения сигналов (в том числе постоянные) , т.е. рабочая полоса частот начинается от нулевой частоты до некоторой верхней граничной частоты. Величина верхней граничной частоты fв зависит от вида усиливаемых сигналов. Так, если УПТ используется в канале изображения телевизионной системы, то fв составляет 6 — 6,5 МГц , т.е. УПТ это, как правило, широкополосный усилитель.
            • Усилители низкой частоты (усилители звуковой частоты). Название условное, оно подчеркивает, что нижняя граничная частота лежит в области низких частот, несоизмеримо ниже верхней граничной частоты. Само значение верхней граничной частоты может быть разным: от единиц-десятков КГц до сотен МГц. АЧХ таких усилителей имеет вид:

            • Усилители радиочастоты (полосовые усилители, усилители высокой частоты, избирательные усилители). АЧХ таких усилителей имеет вид:  

            Полоса частот усилителя значительно меньше средней частоты:

alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.