2. Назначение емкостей Ср в усилителях и их влияние на усиление сигналов.
Схема усилителя с ОЭ
К
онденсаторы
С1 и С2 – называются разделительными.
Разделительный конденсатор пропускает
в усилительный каскад только переменную
составляющую сигнала – потому, что
каскад усиливает именно переменный
сигнал.
Способность усилителей усиливать сигналы разных частот, характеризуется амплитудно – частотной характеристикой (АЧХ – функция, которая показывает зависимость модуля комплексного коэффициента усиления по напряжению от частоты входного сигнала).
(Если уберем С1, то Ес=0)
Схема замещения:
RБ
U
RБЭ
0
Rэкв=0
Без С1 не сможет обеспечить нормальную работу усилитель, поскольку не будет разницы потенциалов в 0,6 В.
Введение конденсаторов С1 и С2 ухудшает свойство усилителя АЧХ.
С1 Б
˜˜
Вводная часть усилителя RБ h11э
общ.
Характеристика сигнала:
˜
С1 Б
Rвх.ус
общ.
К вх
U
c1 С1 1
U c’1
С’1
0 fc-частота сигнала
Вывод: введение разделительной емкости приводит к снижению усиления в области НЧ. Следовательно, ухудшается АЧХ.
Межкаскадные связи в упт.
Межкаскадные связи служат для передачи сигнала от источника сигнала на вход первого усилителя, от выхода одного каскада на вход другого и от выходной цепи последующего усилителя на нагрузку, осуществляя функции разделительных элементов. При этом через них напряжения питания подаются на зажим усилительных устройств.
Основные виды межкаскадных связей – гальваническая, резисторная, емкостная, трансформаторная и дроссельная. Иногда используют комбинации этих связей. Прохождение постоянной составляющей сигнала обеспечивает только гальваническая связь, поэтому этот вид связи может быть применен в УПТ. Остальные виды связей – в любых усилителях. Гальваническая связь может быть непосредственной и потенциометрической.
Рассмотрим УПТ с непосредственными связями.
Принципиальная схема простейшего усилителя постоянного тока с непосредственными связями с двумя биполярными n-p-n транзисторами приведена на рисунке.
Рис. УПТ с непосредственными связями
Важной особенностью УПТ выступает то, что с выхода помимо переменной составляющей сигнала на вход следующего каскада поступает некоторая постоянная составляющая. Следовательно, для сохранения положения рабочей точки второго каскада сопротивление эмиттерного резистора R6 должно быть выше, чем эмиттерного резистора R4 предыдущего каскада, что инициирует возрастание глубины ООС. (Обратная связь – процесс передачи сигнала с выхода усилителя обратно на его вход. Обратная связь (ОС) называется отрицательной (ООС), если выходной сигнал усилителя вычитается из входного.) А сопротивление коллекторного резистора R5 второго каскада должно быть ниже, чем сопротивление резистора R3 предыдущего каскада. Описанные причины выбора номиналов компонентов приводят к тому, что всякий последующий каскад имеет более низкий коэффициент усиления, нежели предыдущий, что является недостатком.
В усилительных каскадах имеют место различные изменения параметров компонентов, смещения рабочих точек транзисторов ввиду непостоянства питающего напряжения, при перепадах температур и прочем. Все это инициирует нежелательные медленные флюктуации выходных сигналов усилительных каскадов. (За уровень флюктуации принимается разность между максимальным и минимальным показаниями выходного сигнала.) Из-за гальванической связи между каскадами на входе следующего каскада происходит появление изменений, которые были вызваны предыдущим каскадом. Флюктуации сигнала на выходе усилителя постоянного тока, которые не связаны с входным сигналом и обусловлены сугубо внутренними процессами, называют дрейфом нуля. Чем существенней дрейф нуля, тем труднее обеспечить высокую чувствительность усилителя. Количественно напряжение дрейфа нуля относительно входа можно вычислить согласно формуле:
Uдр.вх = Uдр.вых / K,
где Uдр.вых – наибольшая флюктуация выходного напряжения при отсутствии сигнала на входе в течение заданного времени наблюдения, В;
а K – это коэффициент усиления.
Большой дрейф нуля – это еще один недостаток рассмотренного УПТ с непосредственными связями. Меньшим дрейфом нуля обладают балансные дифференциальные усилительные каскады, что относят к их неоспоримым достоинствам.