5. Электронные усилители
Резисторный усилитель с общим истоком
Сток – затворная характеристика
Рассмотрим ток, протекающий через транзистор и ~ напряжение (~ означает переменное) в схеме при отсутствии напряжения истока Uвх=0. Затвор соединен с общим проводом через резистор R3: U30=0. Выберем величину тока стока Iсо на середине сток-затворной характеристики. Для того, чтобы iс=Iсо, между затвором и истоком нужно создать напряжение Uзно.
Напряжение Uзно равно падению напряжения на Rн при протекании по нему Iс0; по закону Ома:
;
Выберем напряжение на стоке Uc0=E/2. Для этого падение напряжения на Rc должно быть E/2
.
Подключим к затвору
источник ~ напряжения
Напряжение между
ЗН будет
Рабочая точка
будет перемещаться по сток-затворной
характеристике. Ток стока будет изменяться
по синусоидальному закону
.
- крутизна
сток-затворной характеристики, единица
измерения – мА/В.
Напряжение сигнала на выходе усилителя = переменной составляющей напряжения на стоке транзистора
, обычно Kн=10÷100.
Резонансный усилитель на полевом транзисторе.
Заменим в схеме усилителя сопротивление Rc параллельным колебательным контуром.
,
,
Коэффициент усиления тем больше, чем больше сопротивление контура.
К контуру параллельно подключено Rн
На резонансной
частоте
сопротивление контура Zk
max=Kн
Kmax=SRн
;
.
У
силитель
напряжения на схеме с общим эмиттером
Б
аза
через резистор Rб>>Rк
соединена с +Ek.
Потенциал базы повышается, эмиттерный
переход открывается, из эмиттера в базу
диффундируют электроны. Небольшая их
часть рекомбинирует с дырками в базе,
создавая ток
.
Подадим на вход
усилителя ~ напряжение
.
В базе появится переменная составляющая
тока
.
Т.к. ток коллектора
через коэффициент β пропорционально
зависит от тока базы, в цепи коллектора
возникнет переменная составляющая тока
коллектора
.
Базовый и ik тока являются однонаправленными (пульсирующими), имеющими постоянную и переменную составляющие.
Напряжение на
коллекторе:
.
Переменная
составляющая Uk
- выходное ~ напряжение усилителя
;
т.к. β>>1, то
.
Обратная связь в усилителях.
Обратной связью в усилителях называют передачу части выходного сигнала обратно на вход усилителя.
Комплексная
амплитуда выходного напряжения
,
где
– коэффициент усиления исходного
усилителя,
-
напряжение на его входе.
Напряжение
поступает на вход цепи обратной связи.
Напряжение на выходе цепи ОС
.
Напряжение на входе усилителя равно
супе входного напряжения и напряжения,
поступающего от цепи ОС.
,
поделим на
,
получим
.
Обычно |
|>1;
|
|>1;
|
|<1.
Если
вещественно
и
>0,
то обратная связь называется положительной
ОС и приводит к увеличению коэффициента
усиления. Отрицательная ОС
<0
приводит к уменьшению коэффициента.
Операционный усилитель
Имеет очень большой K0=104-104 (как так????) и два входа: инвертирующий и неинверт..
Uвых=K0(U+–U-)
Усилитель имеет два одинаковых напряжения питания +Eп и –Еп, так что выходное напряжение может меняться в пределах -Eп<Uвых<+Еп.
Нужный Kопределяется
цепью ОС. ОУ всегда используется с цепью
ОС. Рассмотрим схемы включения ОУ с
цепями ОС. Для упрощения будем предполагать,
что
,
при любых
,
.
Неинвертирующий усилитель
П
ри
некотором
через резисторы ОС протекает ток
U-=iR1
U+=Uвх => Uвх=iR1
Выбирая R2 и R1, можно получить усилитель с нужным K.
Инвертирующий усилитель
U
вх=iR1>0,
Uвых=-iR2<0,
Дифференцирующий усилитель (дифференциатор)
R1<<R2
Интегрирующий усилитель (интерпретатор)
