лекции по электронике

Рассмотрим особенности каждой схемы. На рис. 11а представлена схема с общей базой. В данной схеме входным током является ток эмиттера Iвхб Iэ , а

выходным - ток коллектора Iвыхб Iк Iэ . Напряжение между эмиттером и ба-

находится в открытом состоянии, входное сопротивление схемы с общей базой мало (единицы - десятки Омов).

Рассмотрим усилительные свойства данной схемы.

Коэффициент передачи тока (коэффициент усиления тока):

Следовательно, схема с общей базой не обладает усилением по току. Ко-

эффициент усиления напряжения:

ния, схема с общей базой способна усиливать входное напряжение.

Коэффициент усиления мощности определим как отношение мощностей:

Из полученного выражения также следует, что схема с общей базой обла-

ления тока, малый коэффициент усиления по мощности, а также небольшое входное сопротивление ограничивают применение данной схемы. Малое вход-

-33-

ное сопротивление не позволяет осуществлять каскадное включение, так как малое входное сопротивление последующего каскада оказывает шунтирующее действие на выход предыдущего каскада, в результате чего резко снижается усиление всего усилителя.

На рис. 11б представлена схема с общим эмиттером. В данной схеме входным током является базовый ток Iвхэ Iб Iэ (1 ) , а выходным токомколлекторный Iвыхэ Iэ .

Входное сопротивление примерно на два порядка больше, чем в схеме с общей базой, так как

Увеличение входного сопротивления позволяет собирать многокаскадные усилители, у которых каждый каскад собран по схеме с общим эмиттером.

Схема с общим эмиттером обладает усилением тока:

Коэффициент усиления напряжения в схеме с общим эмиттером такой же, как и в схеме с общей базой:

Однако схема с общим эмиттером кроме усиления изменяет форму вы-

ходного напряжения на 180°.

Поскольку схема обладает усилением по току и по напряжению, она име-

ет наибольший коэффициент усиления мощности:

Схема с общим коллектором представлена на рис. 11в. В этой схеме входным является базовый ток:

-34-

Входное сопротивление схемы с общим коллектором значительно пре-

вышает входное сопротивление рассмотренных выше схем:

Схема с общим коллектором не обладает усилением напряжения, так как

Схему с общим коллектором часто называют эмиттерным повторителем,

так как нагрузка включена в цепь эмиттера. Коэффициент усиления напряже-

ния равен примерно единице и выходное напряжение совпадает по фазе с вход-

ным.

Эмиттерный повторитель используется как каскад согласования между отдельными каскадами или между выходом усилителя и его нагрузкой. Коэф-

фициент усиления мощности в схеме с общим эмиттером примерно равен ко-

эффициенту усиления тока:

Из выше сказанного следует, что любая из схем включения обладает уси-

лением мощности. Это подтверждает то, что транзистор является активным

(усилительным) прибором.

-35-

лителя с нагрузкой и др. по типу используемых элементов усилители делятся на ламповые, транзисторные и диодные. По количеству каскадов усилители могут быть однокаскадными, двухкаскадными и многокаскадными. По диапазону ча-

стот усилители принято делить на низкочастотные, высокочастотные, полосо-

вые, постоянного тока (или напряжения).

Связь усилителя с нагрузкой может быть выполнена непосредственно

(гальваническая), через разделительный конденсатор (емкостная) и через трансформатор (трансформаторная).

Все характеристики можно разделить на три группы: входные, выходные и передаточные. К входным относятся: допустимые значения входного и вы-

ходного напряжения или тока, входное сопротивление и входная емкость.

Основной передаточной характеристикой усилителя является его коэф-

фициент усиления. Так же к техническим показателям усилителей относятся ширина полосы пропускания F , чувствительность, выходная мощность Pвых ,

искажения вносимые усилителем. Различают коэффициенты усиления по напряжению, току и мощности.

Коэффициент усиления в общем случае является комплексной величи-

ной, т.е. он зависит от частоты входного сигнала и характеризуется не только изменением амплитуды выходного сигнала с изменением частоты, но и его за-

KK1K2 K3...Kn .

всовременных усилителях коэффициент усиления очень большой, по-

этому его выражают в логарифмических единицах (в Дб):

-37-

В реальном усилителе сигналы разных частот усиливаются по-разному.

Зависимость коэффициента усиления от частоты сигнала называется частотной характеристикой. (рис. 12).

На графике Kср - максимальный коэффициент усиления, Fв Fh F -

ширина полосы пропускания. Как видно из графика частотной характеристики,

в пределах полосы пропускания коэффициент усиления почти не меняется.

Уменьшение коэффициента усиления в пределах полосы, не превышающее 3

дБ (20-30%) ухо человека почти не замечает. Из-за неравномерного усиления составляющих сложного сигнала в полосе рабочих частот усилителя возникают частотные искажения. Действительно, усилитель с частотной характеристикой

(рис. 12) сигналы с частотой ниже, чем Fн и выше чем Fв усиливает неодина-

ково по сравнению с сигналами какойлибо средней частоты Fср .

Рис. 12. частотная характеристика усилителя

-38-

Частотные искажения оцениваются коэффициентом частотных искаже-

ний М, который представляет собой отношение коэффициента усиления на средней частоте к коэффициенту усиления на определяемой частоте:

Коэффициент частотных искажений на верхней и нижней граничных ча-

стотах одинаков и равен:

Если усилитель состоит из нескольких каскадов и известны частотные искажения в каждом, то коэффициент частотных искажений всего усилителя определяется из формулы:

подаваемый на вход, при котором на выходе усилителя создается выходное но-

минальное напряжение (мощность).

Выходное номинальное напряжение (мощность) - это наибольшее выход-

ное напряжение (мощность), при котором искажения не превышают значений,

оговоренных в технической документации.

Амплитудная характеристика.

Зависимость выходного напряжения усилителя от его входного при неиз-

менной частоте сигнала называется амплитудной характеристикой (рис. 13).

На амплитудной характеристике имеется три участка. В нижней части она имеет изгиб, так как собственные шумы усилителя соизмеримы с амплитудой сигнала.

-39-

В средней части амплитудная характеристика линейна. Это рабочий уча-

сток (АВ), при работе на нем не будет искажений формы сигнала, будут мини-

мальными линейные искажения.

Рис. 13. Амплитудная характеристика усилителя

В верхней части амплитудная характеристика транзистора также имеет изгиб. Если амплитуда входного сигнала такова, что работа усилителя идет на изогнутых участках, то в выходном сигнале появляются нелинейные искаже-

ния. Чем больше нелинейность, тем сильнее искажается синусоидальное напряжение сигнала, т.е. на выходе усилителя появляются новые колебания

(высшие гармоники), которых не было в сигнале. Степень нелинейных искаже-

ний оценивается величиной коэффициента нелинейных искажений:

ке второй, третьей и т.д. гармониками, появившимися в результате нелинейно-

сти амплитудной характеристики.

Для многокаскадного усилителя общая величина kни общ kни 1 kни 2 ...kни n, .

-40-