10.4.Усилители электрических сигналов

В усилителях с нелинейным режимом работы при увеличении

значения напряжения на входе больше некоторого граничного уровня

изменение напряжения на выходе усилителя практически отсутствует.

Такие усилители применяются главным образом в устройствах им-

В настоящее время усилительная техника основана на широком

внедрении усилителей в интегральном исполнении, поэтому актуаль-

ным становится не разработка самих усилителей, а их применение для

реализац

разл чных

функциональных узлов систем автоматики,

управлен

я

змерен я.

С

10.4.2. Ус л тельные каскады на биполярных транзисторах

Рассмотр м пр нцип ра оты типового усилительного каскада на

биполярном транз сторе, включенного по схеме с общим эмиттером

(рис. 10. 46) [11, 14].

ЕК

RК

С2

iн

б

R1

Iкп+iк

ic

С1

I п+i

uвых = uн

А

ec

Rн

uвх

R2

Iэп

СЭ

RЭ

iэ

r0

Рис. 10.46. Усилительный каскад на биполярном транзисторе

Источник усиливаемого сигнала, показанный внутри штриховой

линии, представляет собой источник с внутренним сопротивлением r0

и ЭДС ес. Конденсаторы большой ёмкости СИ1 и С2 отделяют цепь по-

стоянного тока (цепь питания) от цепи источника сигнала и цепи при-

ёмника с сопротивлением нагрузки Rн. Резисторы R1, R2, RK в схеме

обеспечивают необходимые значения постоянных напряжений на

коллекторном и эмиттерном переходах при питании всех цепей тран-

зистора от одного общего источника питания ЕК. Резистор RЭ обеспе-

чивает температурную стабилизацию рабочей точки. С ростом темпе-

усилителей, является его комплексный коэффициент усиления, кото-

рый в общем случае можно представить как отношение комплексного

напряжен я на выходе усилителя к комплексному напряжению на его

С

входе:

= Uвых =

K

u

= K

u

e j(ψвых−ψвх ) = K

u

e jϕ,

(10.52)

Uвхe

jψвх

Uвх

где Ku – модуль коэфф

ента усиления усилителя; φ – разность фа-

ци

зовых углов выходного и входного сигналов.

iб

iк

iн

eC

R2

R1

h11

1

UКЭ

Rн

uвх

h22

RК

uвых = uн

r0

Каскад

Транзистор

Рис. 10.48.

Схема

Коэфф ц енты ус

:

-

по току

= iвых =

h21

K

i

;

(10.53)

1+h

R

ленияi

вх

22

н

-

по напряжен ю

K =

uвых

=

h21Rн

;

(10.54)

бu

uвх

h11(1+ h22Rн) − h12h21Rн

-

по мощности

K p

= Ki Ku .

(10.55)

А

Сопротивления:

•

входное

= h11(h22 +1 Rн )−h12h21 ;

R

(10.56)

вх

h22 +1 Rн

•

выходное

Д

h11 + r0

h .

Rвых = h (h

+ r )− h

(10.57)

22

11

0

12

21

И

Вместо биполярных транзисторов в усилителях можно исполь-

зовать полевые транзисторы. Чаще других встречается схема включе-

ния полевого транзистора с общим истоком, главное достоинство ко-

торой – большое входное сопротивление. Общим недостатком усили-

телей на полевых транзисторах по сравнению с усилителями на бипо-

лярных транзисторах является их меньший коэффициент усиления.