bankin_iit_1

ну полосу пропускания. Полоса пропускания усилителей звуковой частоты лежит в полосе от нескольких десятков герц до 10 –30 кГц, тогда как в видиоусилителях, от нескольких герц до нескольких мегагерц (6.5 мГц).

Оба упомянутых усилителя относятся к усилителям типа фильтр нижних частот, поскольку пропускают сигналы с очень низкими частотами. Именно поэтому в подобных усилителях за ширину полосы пропускания принимают значение верхней граничной частоты В, поскольку разница

ВН незначительно меньше частоты В.

7.4 Динамическая характеристика усилителя

Динамическая характеристика усилителя – это график, представляющий собой зависимость выходного напряжения (тока) усилителя от входного напряжения (тока).

При правильно выбранной точке усилителя (на линейном участке его рабочей характеристики) выходное напряжение является линейной функцией входного напряжения.

При увеличении входного напряжения свыше определенного значения в результате нелинейности характеристик транзисторов, динамическая характеристика изгибается и становится горизонтальной

только линейный участок динамической характе-

жение перестает линей но зависеть от входного, то возникают искажения, т.е. усилитель работает в режиме насыщения.

Динамический диапазон – связан с амплитудной характеристикой:

превышают установленные нормы. Если динамический диапазон выражается в децибелах, то Д дБ 20lnД. С качественной стороны динамический диапазон показывает способность усилителя усиливать самые минимальные и самые максимальные сигналы с допускаемым уровнем их искажения и способностью различения на фоне шумов.

71

7.5 Обратная связь в усилителях

Улучшить характеристики и параметры усилителя можно с помощью обратной связи, т.е. искусственной цепи, по которой часть энергии с выхода усилителя направляется на его вход, изменяя режим входной цепи. При этом образуется замкнутый контур, состоящий из усилителя и звена обратной связи. Различают однопетлевую и многопетлевую обратные связи.

ВЫХ

Основная характеристика звена обратной связи показывает долю напряжения, снимаемого с выхода усилителя и подаваемого на его вход.

ОС⁄ ВЫХ.

Рисунок 61

При подключении напряжения обратной связи последовательно с входным напряжением усилителя ВХ речь идет о последовательной обратной связи и при подключении параллельно – о параллельной.

72

Рисунок 62

Для оценки влияния обратной связи на коэффициент усиления и его стабильность рассмотрим схему, в которой достигается стабилизация выходного напряжения при изменении сопротивления нагрузки рисунок 62,а . С учетом действия обратной связи напряжение сигнала, подводимого к входу усилителя, определенного равенством

СВХ ОС.

1, равенство примет вид:

ОС 1⁄ ,

т.е. коэффициент усиления зависит от параметров усилителя лишь параметрами звена обратной связи.

Последовательная отрицательная обратная связь увеличивает также входное сопротивление усилителя. Кроме того введение ООС по напряже-

73

его входе могут существовать колебания бесконечно малом входном сигнале, который всегда имеется в виде напряжения шумов. При этом усилитель превращается в генератор электрических колебаний широкого спектра частот. Самовозбужденный усилитель не может нормально усиливать входной сигнал, так как он заполнен собственными колебаниями.

В многокаскадных усилителях через общие цепи питания или емкости монтажа могут возникать внутренние обратные связи, для которых на какой

можности образования паразитных обратных связей требуется тщательный монтаж, использование экранов и развязывающих фильтров и другие меры.

усилителя изменилось и новое значение стало равным 900. Следовательно

Таким образом при введении ОС общее усиление изменилось всего на 0,32%, т.е. коэффициент усиления изменился в 31 раз меньше чем в усилителе без обратной связи.

7.6 Однокаскадный резисторный усилитель с емкостной связью с

ОЭ

Резистивный усилитель с емкостной связью, называемой также RC – усилителем.

74

Рисунок 63

Эту схему наиболее часто используют, поскольку она дает больший коэффициент усиления мощности. Из диаграмм следует, что усилительный каскад с ОЭ, наряду с усилением входного сигнала меняет его фазу на 180.

Для исключение отрицательной обратной связи по переменному току резистор Э шунтируется конденсатором Э большой емкости, – препятствует передачи постоянной составляющей сигнала на вход усилителя, которая может вызвать нарушение режима работы транзистора.

В диапазоне средних частот, в котором влияние действующих в схеме емкостей можно пренебречь, усиление схемы по напряжению выражается следующей формулой

напряжения повернута на 180 относительно входного сигнала.

7.7 Усилители постоянного тока

УПТ – называется усилитель для усиление медленно изменяющихся колебаний с постоянной составляющей.

Характерной чертой УПТ является отсутствие в них каких–либо реактивных элементов связи (конденсаторов, трансформаторов). Отдельные каскады связаны непосредственно коллектор данного каскада с базой после-

75

дующего каскада. Отсюда усилители постоянного тока часто называются усилителями с непосредственной связью.

Проблемой, неразрывно связанной с этим типом усилителя, проблема устойчивости. В связи с проблемой стабильности наиболее подходящими схемными решениями, являются те, в которых содержится схемы компенсации(основанные на использовании в качестве компенсирующих элементов трансформаторов и диодов).

Рисунок 64

Представленная схема является несимметричной с присущей ей недостатком, большой дрейф тока. Стабилизация рабочих точек транзисторов с помощью резисторов в цепях эмиттеров в этом случае не дает результатов, поскольку ООС одинаково действует как на дрейф, так и на полезный сигнал.

Рассмотрим схему с применением компенсирующих элементов схем (диод, транзистор и терморезисторы, рисунок 64). Эти схемы изменяют рабочую точку таким способом, что происходит компенсация изменений выходного сигнала.

Основная отличительная особенность УПТ в сравнении с рассмотренными ранее усилителями переменного тока состоит в том, что нижняя граница их полосы пропускания соответствует частоте Н 0, на которой коэффициент усиления отличен от нуля. Это положение отличает частотная характеристика УПТ.

7.8 Усилитель постоянного тока с противоположной симметрией

Противоположная симметрия, называется также комплементарной, допускает каскадное соединение многих транзисторных каскадов усилителей постоянного тока при использовании источника низкого напряжения (рисунок 65). Симметрия такого типа основана на использовании двух транзисто-

76

ров, из которых первый является типа р– n –р, а второй типа n – p – n или наоборот.

Рисунок 65

База VT1 имеет положительное смещение 0.7 В, такое каким характеризуются кремниевые транзисторы.

Достоинством схемы, основывающимся на противоположности характеристик обоих транзисторов, является малая чувствительность к изменениям температуры и параметров транзисторов.

7.9 Двухтактные УПТ

Существенное уменьшение дрейфа нуля достигается в балансных (мостовых) схемах УПТ, которые в большинстве случаев относятся к двухтактным (рисунок 66).

Рисунок 66

В данной схеме осуществляется компенсация изменения токов одного транзистора за счет изменений токов другого транзистора.

77

УПТ в виде моста: плечами которого являются внутренние сопротивле-

ров вызывают равные приращения токов транзисторов, что обуславливает

воположны по направлению, что приводит к разбалансу моста и появлению

О.

7.10 Усилители с трансформаторной связью

В качестве межкаскадной связи используется согласующий трансформатор (рисунок 67) .

Рисунок 67

Согласующий трансформатор обеспечивает не только развязку по постоянной составляющей но и повышает коэффициент усиления по напряже-

нию и току. За счет использования трансформаторов активное сопротивле-

78

ние мало, все напряжение прикладывается к коллектору транзистора, а значит источник питания с более низким напряжением.

Недостатки неравномерность частотной характеристики в диапазоне частот и меньшая технологичность трансформатора. Коэффициент транс-

7.11 Дифференциальный усилитель

Напряжение выходного сигнала снимается либо между коллекторами транзисторов (симметричный выход), либо с коллектора одного из транзисторов (несимметричный выход, рисунок 68,а).

ного тока противофазны или разнополярны в случае сигналов постоянного

При симметричных плечах схемы и отсутствии сигналов, ДУ сбалансирован и напряжение на входе, между коллекторами равно нулю. Поскольку

Рисунок 68

79

При проектировании ДУ на дискретных элементах очень большое значение имеет источник стабильного тока .

В интегральном исполнении в качестве источника стабильного тока использован транзистор VT3 в общей цепи эмиттеров VТ1 и VT2 . Резисторы

достигать сотен килоом.

Рисунок 69

7.12 Операционные усилители

Под операционным усилителем (ОУ) понимают высококачественный усилитель напряжения, предназначенный для выполнения самых разнообразных функций.

80