Билет №1.

1. По диапазону усиливаемых частот:

а) усилители постоянного тока (УПТ).

УПТ усиливают входной сигнал в диапазоне от нулевой до некоторой верхней частоты 0  f_УПТ  f_В. Они усиливают как переменную, так и постоянную составляющую входного сигнала в диапазоне 0 - 10⁸ Гц.

б) усилители переменного тока способны усиливать только переменную составляющую сигнала.

Усиливают колебания с частотами от нижней f_Н граничной частоты до верхней f_В граничной частоты f_Н  f  f_В.

По виду амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) усилители переменного сигнала делятся на:

а) УНЧ или УЗЧ ‑ усилитель низких или звуковых частот, у которых f_н = 15 Гц; f_в = 20 кГц;

б) УВЧ (усилитель высоких частот) имеет fн - десятки кГц; fв - десятки МГц;

в) широкополосные усилители (ШПУ), у которых fн - десятки Гц; fв - сотни МГц;

г) избирательные усилители или узкополосные;

2. D_вх = U_вх.max/U_вх.min

D_вх,dB = 20lgD_вх

80дб=20lgDвх

LgDвх=4 , Dвх=10000, Uвхмах= Dвх * U_вх.min = 5 В

3.

Билет№2

1)Классификация усилителей по роду усиливаемых сигналов (схемы УПТ, УНЧ).

По роду усиливаемых сигналов они делятся на: усилители постоянного тока (УПТ), усилитель гармонических (синусоидальных) колебаний и усилитель импульсных сигналов.

УПТ усиливают входной сигнал в диапазоне от нулевой до некоторой верхней частоты 0  f_УПТ  f_В. Они усиливают как переменную, так и постоянную составляющую входного сигнала в диапазоне 0 - 10⁸ Гц.

2)По заданному динамическому диапазону усилителя определить границы входного сигнала. D = 60 дБ, U_вхmin = 1 мВ. U_вхmax - ?

D_дБ = 20 lg(U_вхmax /U_вхmin)

lg(U_вхmax /U_вхmin) = D_дБ /20

U_вхmax /U_вхmin = 10^D/20

U_вхmax = 10^D/20 * U_вхmin = 10^60/20 * 1 * 10^-3 = 10³ * 1 * 10^-3 = 1 В

Билет №3

1. Классификация усилителей по функциональному назначению (схемы с оэ, об и ум).

Для анализа и расчета усилителей используются эквивалентные схемы. Представим схему усилителя с ОЭ (рис.4.1).

Рисунок 4.1 – Схема усилителя с ОЭ

Обычно источник питания E_к выбирается так, чтобы падение напряжения на нем от переменной составляющей было намного меньше, чем падение напряжения на остальных элементах усилителя. Тогда внутренним сопротивлением E_к можно пренебречь. Сопротивление делителя напряжения равно

Транзистор можно представить в виде его эквивалентной схемы. В схеме транзистора пренебрегаем:

а) диффузионной емкостью эмиттерного перехода С_бэ, т. к. его емкостное сопротивление намного больше, чем r_э – дифференциальное сопротивление ЭП

б) R_э, С_э – сопротивлением и емкостью в эмиттерной цепи.

Барьерная емкость коллекторного перехода увеличивается, а дифференциальное сопротивление уменьшается по сравнению со схемой с ОБ

Учитывая вышесказанное и, что , получаем эквивалентную схему усилителя (рис. 4.2) для всего диапазона частот.

Рисунок 4.2 – Эквивалентная схема усилителя с ОЭ для всего диапазона частот

Усилитель с общей базой работает в классе А (рис.4.6). E_э и R_э служат для задания тока эмиттера I_э в режиме покоя, R_к – для снятия выходного сигнала; С_р1 и С_р2 ‑ разделительные емкости.

Основные параметры:

коэффициент усиления по напряжению

коэффициент усиления по току

коэффициент усиления по мощности

входное сопротивление

выходное сопротивление R_вых = r_k II R_k II R_н ≈ R_k , фазовый сдвиг =0.

Рисунок 4.6 – Схема усилителя с ОБ

Особенности схемы:

а) коэффициент усиления по току К_I << К_U;

б) мало R_вх (сотни Ом) и большое R_вых (сотни кОм);

в) шире частотный диапазон;

г) малы нелинейные искажения;

Схема применяется:

а) в стабилизаторах тока;

б) при необходимости большего частотного диапазона, т.к. частотный диапазон усиления шире, чем с ОЭ;

в) для усиления импульсных сигналов и др.

Усилитель мощности с раздельным начальным смещением

Для устранения нелинейных искажений вводится раздельное смещение на базы транзисторов (рис.5.6,а). На диодах VD₁ и VD₂ создается падение напряжения U*, которое смещает рабочую точку транзистора VТ₁ влево и VT₂ – вправо от начала координат (рис.5.6,б). Характеристика передачи будет представлять прямую линию. Следовательно, уменьшатся нелинейные искажения. Эти диоды всегда открыты, так как суммарное напряжение источников питания Е₁ + Е₂ всегда больше, чем входной сигнал.

Рисунок 5.6 – Усилитель мощности с раздельным смешением

Рассмотрим разновидность бестрансформаторного усилителя мощности с делителем напряжения в базовой цепи (рис.5.7).

Рисунок 5.7 – Схема усилителя мощности с ДН в базовой цепи

Такая схема еще называется схемой с дополнительной симметрией. Здесь R₁, R₂, R₃ ‑ делитель напряжения для создания смещения в классе В.

Должно выполняться условие R₁ = R₃ >> R₂.

Очевидно, что средняя точка R₂ имеет нулевой потенциал. Базы обоих транзисторов можно считать закороченными по переменному току и подавать входное напряжение на одну из баз. Так как сигнал подается в одной фазе на оба транзистора, то они работают поочередно. Вместо R₂ обычно ставят диоды. На каждом диоде падает U*= 0,7В, которое создает смещение, обеспечивающее режим класса В.

2. По заданному динамическому диапазону усилителя определить границы входного сигнала. D = 100 дБ, U_вхmin = 0,1 мВ. U_вхmax - ?

DдБ = 20 lg(Uвхmax /Uвхmin)

lg(Uвхmax /Uвхmin) = DдБ /20

Uвхmax /Uвхmin = 10^(D/20)

Uвхmax = 10^(D/20) * Uвхmin = 10^(100/20) * 0,1 * 10^(-3) = 10^(5) * 0,1 * 10^(-3) = 10 В