(18)22. Усилители электрических сигналов. Разновидности. Параметры. Характеристики.

УЭС – электронные устройства, предназначенные для усиления напряжения, тока или мощности входящего электрических сигналов за счет энергии источника питания.

η = ; p₀> p₂> p₁; p₀= p_p+p₂

p₂ – полезная мощность, р₀ – затраченная мощность.

Суть процесса усиления: преобразование энергии источника питания в энергию выходного сигнала по закону, определяемому входным управляющим воздействием, т. е. усилитель модулирует энергию источника питания входным управляющим воздействием. Этот процесс происходит при помощи управляющего элемента.

Классификация:1)УПТ и У переменного Т; 2)УНЧ, УВЧ, широкополостные усилители ШУ; 3) У гармонических и У импульсных сигналов; 4) У напряжения, тока, мощности.

Характеристики и параметры: 1) k_u= k_I= k_p=

2) АЧХ и ФЧХ усилителя

Спад коэф-та усиления в области низких частот из-за наличия разделительных емкостей в усилителях. Спад на высоких частотах – паразитными емкостями в элементах схемы.

Вид ФЧХ определяется видом АЧХ.

Частоты f_н и f_в определяют полосу пропускания.

3) Амплитудная характеристика: зависимость амплитуды Uвх от Uвых

1-2 зона шумов

2-3 участок усиления

3 и выше - зона насыщения

4) Динамический диапазон D =

5) Переходная характеристика – зависимость выходного сигнала от t при скачкообразном входном воздействии.

6)Rвх, Rвых

7)Рвых

8)Kгармоник – для наличия оценки нелинейных искажений.

(19)23. Обратные связи в усилителях.

Обратная связь (ос) – явление передачи сигнала вз выходной цепи во входную. Эл. Цепи, обеспечивающие эту передачу – цепи обратной связи.

Выходной сигнал усилителя Uвых частично или полностью передается через цепь ос к схеме сложения. Происходит вычитание сигнала ОС Uос из входного сигнала Uвх. На вход усилителя поступает сигнал, равный разности входного сигнала и сигнала ОС.

О ОС – сигнал ОС вычитается из входного сигнала, ПОС – сигнал ОС суммируется с входным сигналом. При ООС Кус уменьшается, а при ПОС – увеличивается. В зависимости от способа получения сигнала различают ОС по напряжению, когда снимаемый сигнал ОС пропорционален напряжению выходной цепи; ОС по току, когда снимаемый сигнал пропорционален току выходной цепи. По способу введения сигнала ОС различают: последовательную схему (напряжение сигнала ОС суммируется со входным напряжением) и параллельная(ток цепи ОС суммируется с током входного сигнала). ОС оказывает влияние практически на все основные характеристики усилителей. ООС повышает стабильность основных характеристик усилителя. Коос=1/β – коэфф. ОС,

Коэфф-т усиления усилителя с ООС определяется только ОС и не зависит от параметров самого усилителя. Последовательная ООС увеличивает входное сопротивление, параллельная ООС уменьшает входное сопротивление.

Влияние ООС на свойства усилителя.

Влияние ООС позволяет улучшить характеристики усилителя: повысить стабильность Кус.; увеличивать входное и уменьшать выходное сопротивление(последовательная ООС по напряжению), уменьшение входного и увеличение выходного сопротивления (параллельная ООС по току); расширить полосу пропускания усилителя,; уменьшить частотные и фазовые искажения ; уменьшить уровень собственных помех.

ОС по напряжению ОС по току

Последовательная ОС Параллельная ОС

(20)24. Усилители мощности. Разновидности.

Выходные усилители мощности являются выходными каскадами многокаскадного усилителя и предназначены для обеспечения заданной мощности нагрузки Рн при заданном сопротивлении нагрузки Rн. Получение на выходе усилителя большой мощности предполагает работу его транзисторов при больших значениях токов и напряжений, => одним из основных параметров усилителя становится его КПД. В выходных усилителях мощности используются транзисторные каскады с малым выходным сопротивлением, а вводимые цепи ООС должны быть по напряжению, => применение в УМ двухтактных схем усиления, обеспечивающих работу транзисторов в режимах класса В и АВ.

Усилители, собранные на двух БТ различного типа проводимости, имеющих одинаковые параметры называются комплементарными.

Т ранзистор VT1 открыт при положительных значениях сигнала, а VT2 – при отрицательных. При нулевом входном напряжении коллекторный ток отсутствует и мощность, рассеиваемая на транзисторах близка к 0.

В ыходной сигнал повторяет входной с разницей на величину падения напряжения Uбэ, на положительном интервале входного сигнала выходное напряжение примерно на 0,6В меньше входного, на отрицательном интервале наоборот. Для улучшения формы сигнала ступеньки нужно сместить двухтактный каскад в состояние проводимости (режим АВ).

При положительной полуволне Uвх, открывается верхний транзистор, VT2 заперт, при отрицательной полуволне нижний транзистор открывается, VT1 – заперт. U вых имеет искажение – ступеньки, т.к. диоды всегда открыты, через них протекает ток смещения. При Uвых = 0 диоды приоткрыты, при этом транзисторы приоткрыты и находятся в начале линейного участка характеристики.

(21)26. Дифференциальный УПТ.

ДУ по принципу построения – мостовые усилительные каскады параллельного типа. ДУ обладает высокой стабильностью параметров при возд. разл. факторов, большим КУ и высокой степенью подавления синфазных помех. ДУ используется для усиления разности 2х напряжений. Когда уровни сигналов на обоих вх. изменяются одинаково, то такое изменение сигналов называют синфазным. Хороший ДУ подавляет синфазный сигнал – отношение выходного полезного сигнала к выходному синфазному. ДУ используют в тех случаях, когда слабые сигналы могут потеряться на фоне шумов. Диф. каскад состоит из 2х каскадов, у которых один общ. Rэ. Элементы схемы образуют мост, в одну диагональ которого подключен источник питания Uпит, в другую – сопротивление нагрузки Rн. Условие баланса моста, при котором его Uвых=0 : R_VT1*R_K1 = R_VT2∙R_K2. При одновременном (одинак) изменении вх. сигналов оба тр-ра изменяют своё состояние одинаково и вых не изменится. При изменении одного вх. сигнала один тр-р приоткрывается. Ругой призакрывается. КУ = КУ1 * КУ2 появляется напряжение на выходе схемы. Rэ определяет КУ диф сигнала.

Дрейф нуля – самопроизвольное изменение Uвых.

(22)27. Источники вторичного электропитания РЭА

И сточники вторичного электропитания (ИВЭП) - это преобразователи эл. энергии, получающие ее от источников первичного напряжения - сетей переменного или постоянного тока, гальванических элементов, солнечных батарей. Эти устройства преобразуют подводимую энергию по роду тока, зна­чениям тока и напряжения, при необходимости регулируя или стабилизируя их.

Источник питания без преобразования содержит каскадно-соединенные трансформатор (Т), выпрямитель (В), сглаживающий фильтр (Ф) и стабилизатор (С).

а) Схема без преобразования. (Т) изменения уровня переменного напряжения. Обычно (Т) понижает сетевое напряжение. (В) преобразует переменное напряжение в пульсирующее постоянное напряжение. (Ф) уменьшает пульсации напряжения на выходе выпрямителя. (С) умень­шает изменения напряжения на нагрузке, вызванные изменением напряжения сети и тока нагрузки.

(-) чтобы увеличить КПД нужно увеличить сердечник => большой вес

(+) хорошая форма напряжения на вых

б) Схема с преобразованием. Напряжение сети подается на выпрямитель В1. На выходе сглаживающего фильтра Ф1 создается постоянное напряжение, которое вновь преобразуется в переменное с помощью инвертора И. Ф1 – уменьшает пульсации. Инвертор, трансформатор и выпрямитель В2 образуют конвертор - устройство для изменения уровня постоянного напряжения.

(-) генерация импульсных помех; гальваническая связь выпрямителя, фильтра и инвертора с сетевым напряжение.

(+) высокий КПД; малый вес и габариты.

широко используются в современ­ных устройствах электроники.