Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
2015.docx
Скачиваний:
16
Добавлен:
13.04.2015
Размер:
2.26 Mб
Скачать

1,1 Разновидности усилителей По роду усиливаемых сигналов усилители разделяются на 2 группы:

Усилители гармонических (аналоговых) сигнагов, предназначенные для усиления периодических сигналов различной формы, частота которых изменяется много медленнее чем переходные процессы в УЭ. Установление процессов в УЭ должно проходить с большой скоростью, чтобы не искажался усиливаемый сигнал.

Усилители импульсных (цифровых) сигналов, предназначенные для усиления импульсных сигналов различной формы. Установление процессов в УЭ должно проходить с ещё большей скоростью чем в аналоговых усилителях.

По ширине полосы и абсолютным значениям усиливаемых частот усилители делят на следующие типы:

Усилители постоянного тока (точнее, усилители медленно меняющихся токов и напряжений), предназначенные для усиления эл. колебаний любой частоты в пределах от низкой частоты fн= 0 до высшей рабочей (граничной) частоты fгр., т.е. усиливающие как переменные так и постоянную составляющие сигнала.

Усилители переменного тока, предназначенные для усиления эл. колебаний любой частоты в пределах fн > 0 до fверх. < fгр, но не способные усиливать постоянную составляющую сигнала.

Оптические усилители обеспечивают усиление сигналов в волоконно-оптических линиях связи (ВОЛС). Они подразделяются на повторители, собранные на светодиодах и усилители, собранные на лазерных диодах различного типа.

Электронно-оптический повторитель сначала преобразует оптический сигнал в электрическую форму, усиливает, корректирует, а затем снова преобразует в оптический сигнал. При цифровой передаче сигналов повторитель наряду с функцией усиления может выполнять функцию регенерации сигнала, свойственную цифровому фотоприёмнику.

Оптический усилитель в отличие от повторителя не осуществляет оптоэлектронного преобразования, а только усиливает оптический сигнал. Основными показателями, характеризующими свойства усилителя, являются: входные и выходные данные; коэффициент усиления (Кус), КПД, частотная, фазовая, амплитудная, и переходная характеристики, динамический диапазон, уровень собственных шумов и помех, нелинейность.

1,2,5 Усилитель Эл.сигналов (основные понятия и определения)

Усилитель электрических сигналов – это устройство, увеличивающее (усиливающее)мощность подводимых к нему электрических сигналов путём управления ими энергией собственного источника питания усилителя при помощи усилительных элементов (УЭ) (ламп, транзисторов, микросхем), обладающих управляющими свойствами.

Усилитель является разновидностью активного 4-х – полюсника. Он имеет входную и выходную сигнальные цепи и цепи питания. Во входную цепь включается источник усиливаемого сигнала, от которого к входу усилителя подводится сигнал с напряжением вх, током вх и мощностью Рвх. В выходную цепь включается нагрузка, к которой с выхода усилителя подаётся усиленный сигнал с напряжением вых, током вых и мощностью Рвых.

Рис. 4. Структурная схема усилителя.

Главным отличительным признаком усилителя является его способность усиливать мощность сигнала, получая Рвых.вх..

1,320 Способы включения транзисторов в схему усилителя

Транзисторы имеют 3 основных электрода: эмитирующий (эмиттер БТ, исток ПТ), управляющий (база БТ, затвор ПТ), управляемый ( коллектор БТ, сток ПТ).

Для усиления сигнала необходимо, чтобы источник сигнала был включён в провод управляющего электрода, а нагрузка – в провод управляемого электрода. Возможны 3 способа включения УЭ по сигналу (Рис7 и 8):

  1. с общим эмиттером - ОЭ (у БТ) и с общим истоком - ОИ (у ПТ);

  2. с общей базой -ОБ ( у БТ) и общим затвором – ОЗ (у ПТ);

  3. с общим коллектором – ОК (у БТ) и общим стоком – ОС (у ПТ).

Общий для входной и выходной цепей электрод УЭ подключается к общему проводу усилителя и имеет нулевой потенциал.

Способы включения УЭ существенно влияют на такие важные показатели каскадов, как коэффициенты усиления (Кус) сигнала по напряжению Ku; по току Ki; по мощности Kp, обеспечиваемые УЭ; Rвх и Rвых схемы; нелинейные искажения, амплитудно-частотные (линейные) искажения; стабильность усиления; собственные шумы и помехи; fгр., а также определяют способность каскадов инвертировать и не инвертировать усиливаемый сигнал.

Включение с ОБ (а) обеспечивает усиление только по напряжению. Коэффициент усиления по току 1 и мало изменяется при изменении режима работы, температуры. Коэффициент усиления по мощности незначительный.Rвх транзистора меньше, чем при других схемах включения. Усиливаемый сигнал не инвертируется.

При увеличении Rнагр входное сопротивление Rвх транзистора возрастает. Rвых транзистора больше, чем при других схемах включения и растёт с увеличением Rист сигнала. Коэффициент нелинейных искажений (НИ) не превышает нескольких % при полном использовании характеристики транзистора. Поэтому схему с ОБ часто применяют в выходных каскадах УНЧ.

Включение с ОЭ (б) обеспечивает усиление как тока так и напряжения сигнала. Усиление по мощности – наибольшее из всех трёх схем включения, однако сильно изменяется при изменении режима работы транзистора и температуры. Rвх транзистора значительно выше, чем при включении по схеме с ОБ. При увеличении Rнагр входное сопротивление Rвх транзистора уменьшается. Rвых транзистора ниже , чем при схеме с ОБ, и уменьшается при увеличении Rист.. Коэффициент гармоник в схеме с ОЭ высокий и может достигать 10-15%. Схемы с ОЭ часто используют в предварительных каскадах в режиме малого сигнала и в выходных каскадах, где искажения сигналов усиливаются незначительно. Сигнал инвертируется.

Схема с ОК (в) отличается большим сопротивлением Rвх., которое значительно возрастает при увеличении Rнагр.. При увеличении Rист. Rвых. резко возрастает.

Кус по напряжению (0,8 – 0,9). Кус. по току выше, чем в схеме с ОЭ и сильно изменяется при изменении режима работы и температуры. Сигнал не инвертируется.

Включение по схеме с ОК применяется в каскадах предварительного усиления в тех случаях, когда требуется большое Rвх. и малая входная ёмкость. В каскадах мощного усиления такое включение применяют для качественного согласования с нагрузкой и получения малого коэффициента гармоник.

Включение с ОИ (в) полевых транзисторов позволяет получить бóльшее усиление по мощности, чем другие схемы включения и применяется чаще других.

Rвх. ПТ в схеме с ОИ велико, входная ёмкость сравнительно велика и растёт при увеличении Кус. по напряжению. Сигнал инвертируется.

Включение с ОС (б) имеет большое Rвх., малое Rвых. и Кус. по напряжению1.

Входная ёмкость каскада с ОС во много раз меньше, чем каскада с ОИ, и почти полностью определяется ёмкостью сток – затвор. Сигнал не инвертируется.

Включение с ОЗ (а) отличается малым Rвх.. Кус. по току несколько1, но усиление по напряжению большое. Схема включения с ОЗ используется редко, в основном в тех случаях, когда желательно получить малый уровень шумов. Сигнал не инвертируется.

Применяя в многокаскадном усилителе (или в микросхеме) соответствующие сочетания схем включения УЭ, добиваются получения требуемых показателей усилителя (пример ОУ). При этом часто во входных и выходных каскадах усилителей применяют определённые комбинации схем включения УЭ (ОЭ-ОБ, ОК-ОБ, ОИ-ОЗ), называемые каскодными схемами.

Каскодная схема в транзисторных усилителях расширяет полосу пропускания (ПП), т. к. динамическая входная ёмкость VT1, нагруженного на низкое Rвх. VT2, включённого по схеме с ОБ много ниже чем у каскада, собранного по схеме с ОЭ.

Усиление каскада получается большим при широкой ПП, т. к. VT2 даёт большое усиление по напряжению, а VT1 – усиление по току.

1,4 Однотактный каскад содержит один УЭ (или несколько параллельно соединённых УЭ) и имеет ассимметричные выход и вход. Один из входных и один из выходных зажимов подключаются к общему проводу (корпусу) усилителя и имеют нулевой потенциал. Потенциалы других зажимов на входе и выходе оцениваются относительно общего провода. Однотактные каскады чаще всего используются в качестве предварительных усилителей

Основным режимом предварительных каскадов является режим А.

Дифференциальный каскад представляет собой комбинацию однотактных каскадов с объединённым общим проводом и источником питания, работающих в противофазе, токи сигналов в выходных цепях которых имеют противоположные направления. Эти однотактные каскады образуют плечи дифференциального каскада, симметричные относительно общего провода. Дифференциальный каскад имеет 2 УЭ, симметричные вход и выход. На вход дифференциального каскада подаются 2 симметричных напряжения сигнала и на выходе получается 2 симметричных напряжения сигнала. Симметричными называются сигналы, которые в любой момент равны по величине и противофазны по знаку относительно общего провода. Дифференциальные каскады работают в режиме А. Основным достоинством дифференциальных каскадов является малый дрейф нуля. Они широко используются в схемах усилителей постоянного тока и часто являются составной частью ОУ.

12 Двухтактный каскад. 2-х тактный каскад как и дифференциальный тоже представляет собой комбинацию 2-х одинаковых однотактных каскадов с объединённым общим проводом и источником питания, образующих плечи 2-х тактного каскда, симметричные относительно общего провода и работающие в противофазе.

2-х тактный каскад тоже имеет 2 УЭ (или 2 группы параллельно соединённых УЭ), на вход которых подаются 2 симметричных напряжения сигнала, и токи сигналов в выходных цепях которых имеют противоположные направления.

Существует ряд разновидностей 2-х тактных каскадов. (p-n-p и n-p-n) транзисторах на входы плечей подаётся одно входное напряжение.

Применение 2-х тактных схем позволяет повысить КПД усилителя и уменьшить уровень нелинейных искажений, т. к. в общей выходной нагрузке чётные гармоники сигналов автоматически подавляются.

Инверсный (фазоинверсный) каскад содержит 1 или 2 УЭ, имеет несимметричный вход и симметричный выход. В инверсном каскаде на вход подаётся одно входное напряжение сигнала, а с выхода снимаются 2 симметричных выходных напряжения.

Инверсные каскады работают в режиме А и используются в основном в качественных предвыходных каскадов для перехода от несимметричного однотактного каскада предварительного усиления сигнала к симметричному 2-х тактному выходному каскаду. Иногда инвертирующие усилители используют в качестве выходного каскада при работе на симметричную (общую) нагрузку.

1,5 Обратная связь в усилителях (назначение, определение, разновидности)

Обратной связью называют связь между участками цепи, посредством которой часть энергии сигнала передаётся с выхода усилителя на его вход, или с последующего каскада на предыдущий (в многокаскадных усилителях). Обратная связь (ОС) сильно влияет на свойства и характеристики усилителя, а поэтому часто вводится в усилитель для изменения его параметров в нужном направлении.

Часть цепи усилителя, по которой энергия выходного сигнала попадает во входную цепь усилителя, называется цепью(петлёй) ОС. Если сигнал ОС находится в противофазе с усиливаемым сигналом, то такая ОС называется отрицательной ОС (ООС).

Если сигнал ОС совпадает по фазе с усиливаемым сигналом, то такая связь называется положительной ОС (ПОС).

ПОС в усилительной и приёмной аппаратуре применяется очень редко (сверхрегенеративный приём), но без ПОС невозможна работа автогенератора.

Цепь, по которой сигнал ОС поступает с выхода усилителя на его вход, называется петлёй обратной связи.

Тут вы можете оставить комментарий к выбранному абзацу или сообщить об ошибке.

Оставленные комментарии видны всем.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]