Вопросы согласования усилителей

Задача передачи максимальной энергии от источника сигнала на вход усилителя, а также с выхода усилителя на нагрузку называется согласованием. Для оптимального согласования входное сопротивление усилителя должно быть как можно больше, т.е. значительно больше внутреннего сопротивления источника сигнала, а выходное сопротивление значительно меньше сопротивления нагрузки.

Вопросы согласования возникают и в многокаскадных усилителях (каскадное включение усилительных устройств показано на рис. 49). Коэффициент усиления многокаскадного усилителя

или .

Рис. 49. Каскадное включение усилительных устройств

Для согласования усилителей напряжения , усилителей тока –, усилителей мощности. Если два УК не согласованы между собой по входному и выходному сопротивлению, то между ними включается эмиттерный повторитель, имеющий большое входное и малое выходное сопротивления.

Тема 10. Каскады предварительного усиления Практические схемы ук с оэ, об и ок. Составной эмиттерный повторитель

Смещение схемы на рис. 50 осуществляется за счёт протекания базового тока . При этом увеличивается входное сопротивление, но ухудшается стабильность. Схема на рис. 51 обладает высоким входным сопротивлением и достаточной стабильностью, однако снижен коэффициент усиления на переменном токе.

Рис. 50. Схема с ОЭ	Рис. 51. Схема с ОЭ

Схема на рис. 52 обладает высоким входным сопротивлением, высоким коэффициентом усиления, работа отрицательной обратной связи дает наибольший эффект, наилучшая схема. Схема с ОБ показана на рис. 53, используется чаще всего для усиления сигналов переменного тока.

Рис. 52. Схема с ОЭ	Рис. 53. Схема с ОБ

Для увеличения коэффициента передачи тока в схеме с ОК применяют составные эмиттерные повторители (рис. 54, 55).

Рис. 54. Схема Дарлингтона	Рис. 55. Схема Шиклаи

В схеме Дарлингтона (рис. 54) эмиттерный ток первого транзистора является базовым током для второго, в результате чего общий коэффициент передачи тока и может достигать нескольких тысяч. В данной схеме используются транзисторы с одинаковым типом проводимости. Недостаток схемы Дарлингтона – пороговое напряжение открывания составляет уже не 0,6 В, как у обычного кремниевого транзистора, а вдвое больше – 1,2 В. Этот недостаток устранен в схеме Шиклаи (рис. 55). В ней используются транзисторы с дополняющим типом проводимости, а для управления током второго транзистора (р-n-р) служит коллекторный ток первого. В остальном свойства этого транзистора такие же, как и у предыдущего.

Тема 11. Усилители постоянного тока

Усилители постоянного тока (УПТ) предназначены для усиления медленно изменяющихся сигналов и даже сигналов постоянного тока (АЧХ УПТ показана на рис. 44, а). В таких усилителях отсутствуют реактивные элементы, основная проблема при их использовании – дрейф нуля (неуправляемые изменения выходного напряжения (тока) от времени).

Основные составляющие дрейфа:

1) изменения напряжения источника питания;

2) изменения температуры окружающей среды и влажности;

3) механические воздействия (тряска, удары).

При этом практически невозможно отличить дрейф от полезных изменений сигнала. В простейшем случае термостабильность УПТ можно улучшить путем увеличения сопротивления , однако это приводит к снижению коэффициента усиления. На практике пытаются найти оптимальное соотношение между стабильностью каскада и его усилением.

Компенсацию температурного дрейфа можно произвести путём включения терморезистора или диода (рис. 56).

Рис. 56. Схема с ОЭ
Рис. 57. Активный источник тока	Рис. 58. Дифференциальный каскад

Для улучшения стабильности вместо сопротивления также применяют активный источник тока (рис. 57). Стабилитрон в этой схеме служит для поддержания неизменным опорного напряжения. Кроме этого, стабилитроны могут использоваться для согласования каскада усилителей постоянного тока.

Очень часто в УПТ используют дифференциальные каскады (последовательное соединение схем с ОК и с ОБ, рис. 58). Вместо сопротивления может включаться активный источник тока (рис. 57). Дифференциальный каскад, обладая полной симметрией, усиливает только разность напряжений. Если входное напряжение прикладывается между базами двух транзисторов и снимается с двух коллекторов, то дрейф в подобной схеме не проявляется. Транзисторы должны иметь одинаковые параметры (одинаковых параметров можно добиться, если изготовить их в едином технологическом цикле и расположены они будут в непосредственной близости друг от друга).