2.3. Усилитель постоянного тока

Усилители, предназначенные для усиления по напряжению и мощности сигналов постоянного или медленно меняющегося по значению тока, ( линейная АЧХ начиная с f=0), называются усилителями постоянного тока (рис. 2.2). Они выполняются по различным схемам, но наиболее часто используется параллельно-балансный каскад.

Рис. 2.2. Амплитудно-частотная

характеристика УПТ (1) и УНЧ (2)

Связь источника сигнала с входом усилителя и межкаскадные связи не могут быть осуществлены в УПТ посредством конденсаторов и трансформаторов, поскольку это обеспечило бы амплитудно-частотную характеристику, у которой K_u = 0 при f = 0. Для передачи медленно изменяющегося сигнала по тракту усиления необходимы непосредственная (по постоянному току) связь источника входного сигнала с входной цепью усилителя и аналогичная связь между усилительными каскадами. Наличие непосредственной связи обусловливает особенности задания точки покоя транзисторов в УПТ в сравнении с ранее рассмотренными усилителями.

В УПТ отсутствуют элементы, предназначенные для отделения усилительных каскадов по постоянному току. В связи с этим выходное напряжение определятся здесь не только усиленным полным сигналом, но и ложным сигналом, создаваемым за счет изменения во времени параметров режимов.

Для нормальной работы схемы (рис. 2.3) необходима полная симметрия плеч. Это достигается, прежде всего, выбором согласованной пары (идентичных) транзисторов дифференциального каскада и вспомогательных элементов каскада (резисторов цепей смещения, стабилизации и т. п.).

Баланс достигается выполнением условий:

h_21Э1 = h_21Э2, I_КО1 = I_КО2, R_К1 = R_К2 .

Схема предназначена для усиления разности двух входных сигналов, поэтому при подаче на оба входа каскада одинаковых сигналов

u_вых= K_u(U_вх1 – U_вх2) = 0.

Рис. 2.3. Параллельно-балансный усилитель

постоянного тока

При этом усилитель работает в режиме синфазных сигналов. Любые симметричные изменения в схеме не вызывают дрейф нуля. Недостатком каскада является отсутствие общей точки между источниками сигнала

и нагрузкой.

2.4.Усилители мощности

Основным требованием, предъявляемым к каскадам усиления мощ­ности, является обеспечение в заданной нагрузке возможно большей или заданной величины мощности сигнала. Эта мощность должна быть получена при допустимом уровне нелинейных и частотных ис­кажений, а также при возможно меньшем потреблении мощности от источника питания. Поэтому основными исходными данными при расчете каскада являются:

• мощность Р_н, отдаваемая в нагрузку;

• уровень частотных М и нелинейных К_г искажений;

• рабочая полоса частот f_н и f_в;

• коэффициент полезного действия каскада.

2.4.1. Каскад с общим коллектором

Широко применяется в качестве выходного каскада однотактный каскад на транзисторе, включённом по схеме с общим коллектором (рис.1.4.). Поскольку при таком включении транзистор усиливает только ток и не усиливает напряжение, такая схема получила название эмиттерного повторителя.

Рис.2.4. Эмиттерный повторитель

Достоинствами его являются возможность подбирать значения выходного сопротивления для оптимального согласования сопротивления выходного каскада с сопротивлением нагрузки по мощности или по сопротивлению, отсутствие постоянного потенциала на выходе относительно общего провода; малые нелинейные искажения; широкая полоса пропускания усилителя; высокое выходное сопротивление.

Недостатки каскада: значительный ток покоя; низкий КПД;