- •Усиление сигналов
- •Всостав каждого усилительного каскада обязательно входит собственно усилительный элемент и вспомогательные цепи:
- •Классификация усилителей
- •Энергетические показатели:
- •Спектральные показатели:
- •Временные показатели:
- •Входные и выходные параметры
- •Выходные параметры:
- •Cквозной коэффициент усиления по току:
- •Амплитудная характеристика
- ••Для оценки динамического диапазона (дБ) используют равенство
- •Динамическая характеристика (ДХ) – зависимость мгновенного значения выходной величины (или)
- •В усилителях уровень нелинейных искажений оценивают с помощью коэффициента гармоник:
- •Помехи, фон, шумы
- •Спектральные характеристики
- •Амплитудно-частотные характеристики усилителя
- •ФЧХ, амплитудно-фазовая характеристика –
- •Представив комплексный коэффициент усиления в виде модуля и фазы, исключают переменную и строят
- •Наряду с нелинейными искажениями в усилителе возможны линейные искажения, вызванные наличием
- •Частотные искажения
- •Фазовые искажения определяются отклонением текущего значения угла фазового сдвига , реального усилителя от
- •Временные параметры
- •Между временем установления и верхней граничной частотой по уровню – 3 дБ существует
- •Связь между АЧХ, ФЧХ, ПХ, метод диаграмм Боде
- •Обобщенная эквивалентная схема входной цепи усилителя
- •Эквивалентная схема входной цепи для ВЧ
- •Для построения АЧХ, ФЧХ существует технический прием – метод диаграмм Боде.
- •Динамический режим работы усилителя
- •При выборе положения рабочей точки учитываются:
- •iвых I0 iвых ; uвых U0 uвых ;
- •Входная динамическая характеристика
- •Сквозная динамическая характеристика
- •Режим работы усилительного элемента (режим А)
- •Режим работы усилителя «В»
- •Режим «АB»
- •Режим «С»
- •Режим «D»
Входная динамическая характеристика
• ВДХ – зависимость мгновенного значения входного тока от входного напряжения
Входная динамическая характеристика транзисторного каскада усилителя
Динамический режим работы усилителя |
31 |
Сквозная динамическая характеристика
•Строится СДХ на основе построенных входных характеристик.
•По результатам построения входной динамической характеристики находят ЭДС источника по формуле
Eист Uвх iвх Rист,
где:
Uвх Uбэ,
iвх iб .
Сквозная динамическая характеристика транзисторного каскада усилителя
Динамический режим работы усилителя |
32 |
Режим работы усилительного элемента (режим А)
При работе в данном классе усиления транзистор все время находится в активном режиме. Колебания переменного сигнала на его входе никогда не должны выводить транзистор в режим насыщения или отсечки, т.е. их амплитуда ограничена некоторой областью, определяемой электрическими характеристиками конкретного транзистора, напряжением питания и начальным постоянным смещением на входе каскада. Заметим, что постоянное протекание значительных токов через транзистор приводит, во-первых, к большому энергопотреблению, а во-вторых, к разогреву полупроводниковой структуры (итоговый КПД каскада усиления в классе A теоретически не может превышать 50%, а реальные его значения и того ниже). Это является неизбежной платой за высокую линейность усиления, достижимую в классе A.
Эпюры, поясняющие работу усилителя в режиме «А»
Динамический режим работы усилителя |
33 |
Режим работы усилителя «В»
Эпюры, поясняющие работу усилителя в режиме «В»
Класс усиления B предполагает, что транзистор находится в активном режиме, т.е. усиливает входной сигнал только половину периода его действия. Вторую половину периода изменения напряжения входного гармонического сигнала транзистор находится в режиме отсечки. Основными достоинствами класса B являются: высокий КПД (до 70%) и малая мощность тепловых потерь, рассеиваемых в транзисторе, что крайне важно для усилителей большой и средней мощности. Однако у усилителей в классе B есть и существенный недостаток — большой уровень нелинейных искажений, что вызвано повышенной нелинейностью усиления транзистора, когда он находится вблизи режима отсечки.
Динамический режим работы усилителя |
34 |
Режим «АB»
Эпюры, поясняющие работу усилителя в режиме «АВ»
Класс усиления AB является промежуточным между классами A и B. В этом случае транзистор также переключается между режимом отсечки и активным режимом, но преобладающим является все-таки именно активный режим. Незначительное понижение КПД усилительного каскада в классе AB компенсируется существенным уменьшением нелинейных искажений при усилении одного из полупериодов входного сигнала. Схемы усилителей мощности строятся так, что участок со значительными нелинейностями, когда транзистор переходит из режима отсечки в активный режим и наоборот, просто не оказывает влияния на выходной сигнал.
Динамический режим работы усилителя |
35 |
Режим «С»
Эпюры, поясняющие работу усилителя в режиме «С»
В классе усиления C транзистор большую часть периода изменения напряжения входного сигнала находится в режиме отсечки, а в активном режиме — меньшую часть. Этот класс часто используется в выходных каскадах мощных резонансных усилителей (например, в радиопередатчиках).
Динамический режим работы усилителя |
36 |
Режим «D»
Гипербола допустимых мощностей:
Класс усиления D. Предназначен для обозначения ключевого режима работы, при котором биполярный транзистор может находиться только в двух устойчивых состояниях: или полностью открытом (режим насыщения), или полностью закрытом (режим отсечки). В активной зоне рабочая точка находится только в течение короткого промежутка времени, необходимого для перехода её из одной зоны в другую. Поэтому при работе в ключевом режиме линия нагрузки может на среднем своем участке выходить за пределы гиперболы допустимых мощностей, при условии, что переход транзистора из закрытого состояния в открытое и наоборот производится достаточно быстро
Динамический режим работы усилителя |
37 |