7. Построение нагрузочной прямой и гиперболы допустимой мощности для однокаскадного усилителя собранного по схеме с оэ.

Положение рабочей точки покоя на коллекторных характеристиках определяется предельными эксплуатационными величинами:10 максимальной мощностью транзистора P_MAX; 2) максимальным напряжением между коллектором и эмиттером U_{К MAX}; 3) максимальным током коллектора I_{К MAX}. Максимальное значение мощности, напряжения и тока отпределяют границу надежной работы прибора. Условия работы д.б. такими, чтобы предельные режимы не превышались. Расчет основных величин, характеризующих показатели работы усилителя мощности, проводят обычно графоаналитическим методом с помощью характеристик транзистора. На семейство коллекторных характеристик наносят линии, соответствующие предельным режимам. При этом линия P_К=U_НI_К= P_MAX представляет собой гиперболу, а линии U_К=U_{К MAX} и I_К=I_{К MAX} – прямые линии, параллельные осям координат. Поскольку невозможно получить коллекторный ток меньше I_К0 и больше тех значений, где характеристики для различных токов базы сливаются, эти области также являются нерабочими. Границы допустимых режимов помечены на рис. штриховкой.

8. Двухтактный усилитель мощности на биполярных транзисторах. Принцип работы и основные характеристики.

Двухтактный усилитель мощности состоит из двух симметричных плеч. Транзисторы Т1 и Т2 подбирают с максимально близкими характеристиками. Единственным отличаем в работе плеч является противофазность токов и напряжений в цепях баз транзисторов и обусловленная этим противофазность переменных токов и напряжений в коллекторных цепях. назначение элементов двухтактного усилителя аналогично назначению соответствующих элементов однотактного усилителя с учетом того, что они обслуживают два транзистора. Преимущества двухтактных усилителей мощности – меньшие нелинейные искажения; возможность высокого получения кпд при использовании режима В; меньшая чувствительность к пульсациям напряжения питания. Вместе с тем двухтактным усилителям мощности присущи недостатки, обусловленные усложнением их схемы

9. Генераторы LC и RC. Условия самовозбуждения. LC-генераторы – это генераторы с индуктивной обратной связью. Принцип автогенератора можно понять, если представить себе, что в рассмотренном ранее резонансном усилителе электрические колебания поступают на вход не от внешнего источника, а с выхода этого же усилителя через цепь обратной связи. Если на схему подано напряжение питания, то в коллекторной (стоковой) цепи протекает ток, который содержит как постоянную, так и флуктуирующую составляющие. С чем связано появление флуктуирующей составляющей? Электрические заряды в цепи имеются в определенном количестве. Причем в любой цепи реальное количество носителей заряда постоянно меняется. Амплитудный спектр флуктуирующего сигнала равномерен вплоть до частот 1012 Гц. В спектре флуктуаций всегда найдется составляющая, частота которой близка к резонансной частоте контура, включенного в выходную цепь транзистора. За счет избирательных свойств контура эта спектральная составляющая будет выделена, а через цепь ОС поступит на вход усилителя.

Колебание, поступившее на вход, будет усиленно, как в обычном усилителе. В дальнейшем произойдет нарастание сигнала. Что для этого необходимо?

Для этого необходимо выполнить следующие условия:

      обратная связь (ОС) между входом и выходом должна быть положительной (это фазовое условие самовозбуждения);

      коэффициент усиления (Кус) должен превышать определенное значение (амплитудное условие самовозбуждения).

Если в схеме возникают колебания, их амплитуда возрастает до определенного значения (режим нарастания амплитуды), называемого переходным, а режим генератора, при котором амплитуда постоянна, - стационарным.

Более подробно рассмотрим работу автогенератора на примере LC-генератора.

Когда необходимо получить гармонические колебания на частотах от доли Гц до 10...100 кГц, использование LC-генератора становится не целесообразным (размеры контура очень большие). Схема генератора остается прежней, однако, вместо колебательного контура в выходной цепи ЭП используется чисто активная нагрузка.

Баланс фаз обеспечивается фазовым сдвигом в цепи ОС, использующие RC-элемент. Чтобы условие самовозбуждения выполнялось, цепь ОС должна обладать избирательностью. Баланс амплитуд требует строгого выполнения условия   , в противном случае амплитуда будет не стабильна. На основе RC-элемента можно создать пассивные полосовые фильтры с характеристиками, подобными колебательному контуру (рисунок 18.9).

 

При отклонении от резонансной частоты f₀ фазовый сдвиг изменяется, и коэффициент передачи уменьшается. Ниже частоты f₀ проявляется действие возрастающего сопротивления конденсатора, включенного последовательно с R. Выше частоты f₀ проявляется шунтирующее действие конденсатора, включенного параллельно R. Такой фильтр можно использовать в качестве нагрузки вместо LC-контура (но его добротность мала, что приводит к малой стабильности рабочей частоты). Гораздо большую добротность можно получить, если использовать полосовой заграждающий фильтр - мост Вина (рисунок 18.10). Сопротивления R1 и R2 моста находятся в соотношении R1=2R2. Напряжение Uмд снимается с диагонали моста, учитывая, что R1=2R2, независимо от частоты сигнала на входе. Uм2=Uм/3, поскольку на частоте f₀ Uм1=Uм/3. Следовательно, на данной частоте Uмд=Uм1-Uм2=0. При отклонениях от f₀ выходное напряжение растет и при больших расстройках стремится к Uмд=-Uм2=-Uм/3. В качестве активных элементов используются ОУ (рисунок 18.11).  Диагональ моста подключается к входу ОУ. Для генерации обеспечивается ПОС на частоте f₀, но если R2=R1/2, то на частоте f₀ Uд=0 и обратная связь отсутствует. По этой причине мост немного расстраивают, выбирая R2=R1/(2+δ), где 0<δ≈1. В этом случае на резонансной частоте: Uмд=Uм1-Uм2=Uм/3-Uм/(3+δ)≈δUм/9, то есть напряжение,  подаваемое на неинвертирующий вход, больше, чем напряжение, подаваемое на инвертирующий вход. Uос на входе совпадает по фазе с напряжением на выходе генератора (моста Вина). Таким образом, выполняется

баланс фаз Кос=Uмд/Uм=δ/9, то есть обеспечивается К=1/Кос=9/δ.