Электроника и схемотехника. Лекция №6. Усилители. Режимы (классы) усилителей. Многокаскадные схемы. Виды межкаскадной связи
- Главная
- Разное
- Электроника и схемотехника. Лекция №6. Усилители. Режимы (классы) усилителей. Многокаскадные схемы. Виды межкаскадной связи
Содержание
- 2. 1. Усилители. Режимы работы усилителей. Поскольку характеристики транзистора существенно нелинейны, то в процессе усиления входного сигнала
- 3. 1.2. Режим класса B. Усиление в режиме класса А.
- 4. Этот режим характеризуется тем, что начальная рабочая точка находится в начале переходной характеристики. Ток нагрузки протекает
- 5. Для того чтобы усилить входной сигнал в течение обоих полупериодов, используют двухтактные схемы усилителей, когда в
- 6. Режим класса В обычно используют преимущественно в мощных двухтактных усилителях, однако в чистом виде его применяют
- 7. При отсутствии входного сигнала в режиме покоя транзистор немного приоткрыт и через него проте-кает ток, составляющий
- 8. Коллекторные токи покоя Iко1 и Iко2 задаются напряжением смещения, подаваемым на базы транзи-сторов с сопротивлений R2
- 9. 1.3. Режим класса C. В режиме класса С рабочая точка А располагается выше начальной точки характеристики
- 10. Усиление в режиме класса С. 1.3. Режим класса D. Иначе этот режим называется ключевым режимом. В
- 11. Ключевой режим работы транзистора рассматривать как замкнутый ключ). В активной зоне рабочая точка находится только в
- 12. Схема ключевого режима работы транзистора Транзистор в режиме отсечки можно представить в виде разомкнутого ключа, так
- 14. Затем коллекторный ток нарастает постепенно в течение времени tф1, что связано с процессом накопления носителей в
- 15. Фронт спадания коллекторного тока в основном определяется степенью насыщения транзистора. Поэтому с целью избегания глубокого насыщения
- 16. 2. Многокаскадные усилители на биполярных транзисторах. Коэффициент усиления одиночных транзисторных каскадов не превышает нескольких десятков. Поэтому
- 17. торов или непосредственно. В соответствии с этим различают многокаскадные усилители с емкост-ной, индуктивной или гальванической связями.
- 18. коэффициента усиления на граничных частотах полосы пропускания составляет KUo /√2. "Завал" АЧХ в диапазоне низких частот
- 20. Скачать презентацию
1. Усилители. Режимы работы усилителей.
Поскольку характеристики транзистора существенно нелинейны, то в
1. Усилители. Режимы работы усилителей.
Поскольку характеристики транзистора существенно нелинейны, то в
-режим класса A;
-режим класса B;
-режим класса AB;
-режим класса C;
-режим класса D.
Количественно режим работы усилителя характеризуется углом отсечки – половиной той части периода, в течение которого в выходной цепи транзистора протекает ток нагрузки. Угол отсечки выражают в градусах или радианах.
1.1. Режим класса А.
Этот режим характеризуется тем, что начальная рабочая точка, определяемая смещением, находится в середине линейного участка входной характеристики, а, следовательно, и переходной Iк=f (Iб). Амплитуда входного сигнала здесь такова, что суммарное значение (Eсм+Uвх)не имеет отрицательных значений, а поэтому базовый ток iб, а следовательно и коллекторный ток iк нигде не снижаются до нуля. Ток в выходной цепи протекает в течение всего периода, а угол отсечки ϴ равен 180°. Транзистор работает в активном режиме на близких к линейным участках характеристик, поэтому искажения усиливаемого сигнала здесь минимальны. Однако из-за большого значения начального коллекторного тока Iко КПД такого усилителя низкий (теоретически не более 25 %, а реальные значения и того ниже). Поэтому, такой режим применяют в маломощных каскадах предварительного усиления (до 3…5 Вт). В режиме класса А работают и все каскады усиления напряжения.
1.2. Режим класса B.
Усиление в режиме класса А.
1.2. Режим класса B.
Усиление в режиме класса А.
Этот режим характеризуется тем, что начальная рабочая точка находится в начале
Этот режим характеризуется тем, что начальная рабочая точка находится в начале
Усиление в режиме класса B.
Для того чтобы усилить входной сигнал в течение обоих полупериодов, используют
Для того чтобы усилить входной сигнал в течение обоих полупериодов, используют
Двухтактная схема класса В с симметричным источником питания.
Режим класса В обычно используют преимущественно в мощных двухтактных усилителях, однако
Режим класса В обычно используют преимущественно в мощных двухтактных усилителях, однако
1.3. Режим класса АB.
Режиму усиления класса АВ соответствует режим работы усилительного каскада, при котором ток в выходной цепи протекает больше половины периода изменения напряжения входного сигнала.
Этот режим используется для уменьшения нелинейных искажений усиливаемого сигнала, которые возникают из-за нелинейности начальных участков входных вольт-амперных характеристик транзи-сторов.
Усиление в режиме класса АВ.
При отсутствии входного сигнала в режиме покоя транзистор немного приоткрыт и
При отсутствии входного сигнала в режиме покоя транзистор немного приоткрыт и
При работе двухтактных усилительных каскадов в режиме класса АВ происходит перекрытие положи-тельной и отрицательной полуволн тока плеч двухтактного каскада, что приводит к компенсации не-линейных искажений, возникающих за счет нелинейности начальных участков вольт-амперных харак-теристик транзистора.
Схема двухтактного усилительного каскада, работающего в классе AB, приведена ниже.
Двухтактная схема класса AВ с делителем напряжения.
Коллекторные токи покоя Iко1 и Iко2 задаются напряжением смещения, подаваемым на
Коллекторные токи покоя Iко1 и Iко2 задаются напряжением смещения, подаваемым на
вследствие этого результирующая характеристика управления двухтактной схемы класса AB принима-ет линейный вид (штрихпунктирная линия).
Характеристика управления двухтактной схемы, работающей в классе AB.
1.3. Режим класса C.
В режиме класса С рабочая точка А располагается
1.3. Режим класса C.
В режиме класса С рабочая точка А располагается
Здесь ток коллекторной цепи протекает в течение времени, которое меньше половины периода вход-ного сигнала, поэтому угол отсечки ϴ<90°. Поскольку больше половины рабочего времени транзистор закрыт (коллекторный ток равен нулю), мощность, потребляемая от источника питания, снижается, так что КПД каскада приближается к 100 %.
Из-за больших нелинейных искажений режим класса С не используется в усилителях звуковой часто-ты, этот режим нашел применение в мощных резонансных усилителях (например, радиопередатчи-ках).
Усиление в режиме класса С.
1.3. Режим класса D.
Иначе этот режим называется
Усиление в режиме класса С.
1.3. Режим класса D.
Иначе этот режим называется
Ключевой режим работы транзистора
рассматривать как замкнутый ключ).
В активной зоне рабочая точка
Ключевой режим работы транзистора
рассматривать как замкнутый ключ).
В активной зоне рабочая точка
Схема ключевого режима работы транзистора
Транзистор в режиме отсечки можно представить в
Схема ключевого режима работы транзистора
Транзистор в режиме отсечки можно представить в
В режиме насыщения во входной цепи транзистора протекает достаточно большой ток базы, при кото-ром ток коллектора Iк нас2 достигает максимального значения Iк max, близкого к – максимально возмо-
Затем коллекторный ток нарастает постепенно в течение времени tф1, что связано
Затем коллекторный ток нарастает постепенно в течение времени tф1, что связано
Переходный процесс переключения транзистора
Фронт спадания коллекторного тока в основном определяется степенью насыщения транзистора. Поэтому
Фронт спадания коллекторного тока в основном определяется степенью насыщения транзистора. Поэтому
2. Многокаскадные усилители на биполярных транзисторах.
Коэффициент усиления одиночных транзисторных каскадов
2. Многокаскадные усилители на биполярных транзисторах.
Коэффициент усиления одиночных транзисторных каскадов
Структурная схема многокаскадного усилителя
В многокаскадных усилителях выходной сигнал предыдущего усилителя является входным сигналом для последующего каскада. Входное сопротивление многокаскадного усилителя определяется входным сопротивлением первого каскада, а выходное – выходным сопротивлением последнего каскада. Коэффициент усиления многокаскадного усилителя равен произведению коэффициентов усиления всех каскадов, входящих в него:
Важными характеристиками многокаскадного усилителя являются его амплитудно-частотная и амплитудная характеристики. Отдельные каскады могут иметь различные АЧХ. Общая АЧХ многокаскадного усилителя определяется всеми входящими в его состав каскадами.
Связь отдельных каскадов друг с другом осуществляется с помощью конденсаторов, трансформа-
торов или непосредственно. В соответствии с этим различают многокаскадные усилители с
торов или непосредственно. В соответствии с этим различают многокаскадные усилители с
Амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) усилителя
Нелинейность AЧX обусловлена наличием в схеме усилителя элементов (в частности, конденсаторов и транзистора), параметры которых зависят от частоты. АЧХ позволяет судить о частотных искажениях, называемых линейными. Такие искажения возникают, если входной сигнал имеет сложную форму и его можно представать как сумму гармонических составляющих с различными частотами и амплитуда-ми, которые усиливаются неодинаково, т.е. с различными коэффициентами усиления. Анализируя АЧХ, мы видим, что имеется диапазон средних частот с постоянным коэффициентом КU0.
В диапазонах низких и высоких частот коэффициент усиления уменьшается (происходят уменьшения коэффициента усиления в области низких и высоких частот, т.е. так называемые "завалы" АЧХ).
Диапазон частот усилителя, в пределах которого усилитель обеспечивает заданное значение коэффи-циента усиления, называют полосой пропускания, которая определяет нижнюю fH и верхнюю fв грани-чные частоты усиления при заданном уровне частотных (линейных) искажений. Как правило, значение
коэффициента усиления на граничных частотах полосы пропускания составляет KUo /√2. "Завал"
коэффициента усиления на граничных частотах полосы пропускания составляет KUo /√2. "Завал"
"Завал" АЧХ на высоких частотах обусловлен зависимостью коэффициента усиления транзистора от частоты, наличием межэлектродных емкостей транзистора (особенно емкостью между базой и коллек-тором), влияние которых заключается в шунтировании соответствующих р-n - переходов тем боль-шем, чем выше частота усиливаемого сигнала.
Ниже приведен пример многокаскадного усилителя с емкостными связями.
Схема многокаскадного усилителя с емкостными связями