СХЕМОТЕХНИКА — Конспект к экзамену

Часть 1: основы усилителей (Вопросы 1–9)

1. Электронные усилители, общие характеристики и классификация

Определение: Электронный усилитель — это устройство, которое за счёт энергии источника питания формирует на выходе сигнал той же формы, что и входной, но большего уровня по напряжению, току и/или мощности.

⭐ КЛЮЧЕВОЕ ЗАМЕЧАНИЕ ПРЕПОДАВАТЕЛЯ: "Основная характеристика усилителя — это обратная связь, от неё всё зависит!"

Основной элемент: Усилительный элемент (УЭ) — транзистор, лампа и т.д., к которому подключены цепи связи и нагрузки.

Типы усилительных каскадов:

• [translate:Каскад предварительного усиления (КПУ)] — для усиления малых сигналов

• [translate:Предоконечный каскад] — промежуточное звено

• [translate:Оконечный каскад] — усиление мощности для нагрузки

Классификация:

По характеру сигнала	По диапазону частот	По типу элемента
Импульсных сигналов	ПТ (постоянного тока)	Транзисторные
Гармонических сигналов	ПЧ (переменного тока)	Ламповые
	УЗЧ (звуковые)	Параметрические
	УВЧ (высокие частоты)	Квантовые
	Видеочастот	Магнитные
	Инфранизких

Table 1: Классификация усилителей

📚 Материал изложен в: [translate:Лекция 1, стр. 4] (Lecture 1, p. 4)

2. Коэффициенты усиления усилителей. Связь между ними

Определение: Основные параметры, определяющие способность усилителя увеличивать сигнал.

Основные коэффициенты усиления:

• По напряжению:

• По току:

• По мощности:

Связь между коэффициентами:

Сквозной коэффициент усиления (от источника сигнала):

где — коэффициент передачи входной цепи по напряжению.

📚 Материал изложен в: [translate:Лекция 1, стр. 12–13] (Lecture 1, pp. 12–13)

3. Входное и выходное сопротивление усилителя

Входное сопротивление:

Физический смысл: Сопротивление, которое усилитель «представляет» источнику сигнала. Влияет на согласование и передачу сигнала.

Коэффициент отражения на входе:

Выходное сопротивление:

(напряжение при холостом ходе делится на ток при коротком замыкании на выходе)

Физический смысл: Определяет, как усилитель воздействует на нагрузку, влияет на изменение выходного сигнала при изменении нагрузки.

📚 Материал изложен в: [translate:Лекция 1, стр. 11–12] (Lecture 1, pp. 11–12)

4. Обратная связь в усилительных трактах. Способы снятия и введения

Определение: [translate:Обратная связь (ОС)]] — это передача части выходного сигнала на вход усилителя.

Три типа обратной связи:

• По напряжению — часть выходного напряжения подаётся на вход

• По току — выходной ток преобразуется в напряжение через резистор и подаётся на вход

• Смешанная — комбинированная обратная связь

Два направления:

• Положительная ОС (ПОС): выходной сигнал суммируется с входным, усиливая колебания

• Отрицательная ОС (ОО): выходной сигнал вычитается из входного, ослабляя колебания

Способы введения ОС:

1. По напряжению — часть выходного напряжения подаётся на вход

2. По току — выходной ток преобразуется в напряжение через резистор и подаётся на вход

Способы снятия ОС:

1. С выхода усилителя (параллельная схема)

2. С нагрузки (для отрицательной ОС)

3. Через резистивный или ёмкостный делитель

4. Через трансформатор (для LC-генераторов)

⭐ ВАЖНО: На экзамене необходимо дать схему (рисунок)!

📚 Материал изложен в: [translate:Лекция 2, стр. 6–9] (Lecture 2, pp. 6–9)

5. Влияние обратной связи на характеристики и параметры усилительного тракта

Главный вывод: Отрицательная ОС улучшает характеристики, положительная ОС (при правильных условиях) может привести к генерации.

При введении отрицательной ОС:

1. Коэффициент усиления:

где — глубина ОС, — коэффициент без ОС

2. Входное сопротивление:

   • При ОО по напряжению: ↑ увеличивается

   • При ОО по току: ↓ уменьшается

3. Выходное сопротивление:

   • При ОО по напряжению: ↓ уменьшается

   • При ОО по току: ↑ увеличивается

4. Нелинейные искажения: ↓ уменьшаются

5. Полоса пропускания: ↑ расширяется в раз

Пример на экзамене: "Как влияет отрицательная ОС по току на входное сопротивление?" — Ответ: входное сопротивление уменьшается, так как часть выходного тока создаёт отрицательную обратную связь, "затягивая" вход.

📚 Материал изложен в: [translate:Лекция 2, стр. 15 + Лекция 3, стр. 1–6] (Lecture 2, p. 15 + Lecture 3, pp. 1–6)

6. Способы включения усилительных элементов по переменному току

Три основных способа включения транзистора:

1. ОБЩИЙ ЭМИТТЕР (ОЭ)

• Фазоинвертирующая схема (сдвиг фазы 180°)

• Усиление по току и по напряжению одновременно

• Среднее входное и выходное сопротивление

• Наиболее универсальная схема

2. ОБЩАЯ БАЗА (ОБ)

• Без инверсии фазы (сдвиг 0°)

• Малое входное сопротивление, высокое выходное

• Хорошая частотная характеристика на высоких частотах

• Меньшее усиление по напряжению, чем ОЭ

3. ОБЩИЙ КОЛЛЕКТОР (ОК) = ЭМИТТЕРНЫЙ ПОВТОРИТЕЛЬ

• Без инверсии фазы (сдвиг 0°)

• Высокое входное сопротивление, очень малое выходное

• Коэффициент усиления по напряжению близок к 1

• Отличный согласующий каскад (буфер)

Параметр	ОЭ	ОБ	ОК (эмиттерный повторитель)
Фаза	180° (инверсия)	0°	0°
Z_{вх}	Среднее	Малое \downarrow	Высокое \uparrow
Z_{вых}	Среднее	Высокое \uparrow	Малое \downarrow
K_u	Высокое	Среднее	\approx 1
K_i	Высокое	Малое	Высокое

Table 2: Сравнение способов включения транзистора

📚 Материал изложен в: [translate:Лекция 3, стр. 9] (Lecture 3, p. 9)