Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Б.И. Дубовик. Электроника. Конспект лекций для студентов направления 550200 (Автоматизация и управле.doc
Скачиваний:
124
Добавлен:
22.01.2014
Размер:
980.99 Кб
Скачать

Лекция № 10. Электронные усилители. План лекции.

 

 

1.     Классификация усилителей;

2.     Режимы работы усилителей.

 

В общем случае электронный усилитель представляет собой устройство, предназначенное для управления энергией, причем управляемая мощность значительно превышает мощность, требуемую для управления. Источник управляющей энергии называют ИСТОЧНИКОМ СИГНАЛА, а цепь усилителя, в которую поступают электрические колебания, – ВХОДОМ. Устройство, к которому подводят усиленные электрические колебания, называют НАГРУЗКОЙ, а цепь усилителя, к которой подключают нагрузку, –ВЫХОДОМ. Устройство, от которого усилитель получает энергию, преобразуемую им в электрические колебания, называют ИСТОЧНИКОМ ПИТАНИЯ (рис. 2.1.1).

 

 

рис. 2.1.1. Функциональная схема усилителя.

 

Как правило, в качестве источника питания используется источник постоянного напряжения.

Наиболее простейшим элементом, используемым для построения усилителей, является транзистор.

Существует несколько способов классификации усилителей. Один из них заключается в классификации по схеме включения транзистора. Различают три основные группы усилителей в зависимости от конфигурации схемы: с общим эмиттером, общей базой и общим кол лектором. Заметим, что при описании этих трех конфигураций слово "общий" можно заменить словом "заземленный".

В другом способе усилители классифицируются в зависимости от выбора рабочей точки (или смещения, которым задается рабочая точка). Существует четыре таких класса: класс А, класс В, класс АВ и класс С. Для усилителя, работающего в классе А, смещение цепи база-эмиттер и входное напряжение таковы, что транзистор работает только на линейном участке ВАХ. График, представляющий зависимость между напряжениями на базе и током коллектора (1.5.2), показан на рис. 2.1.2.

 

 

рис. 2.1.2. График положения рабочей точки в режиме А.

 

Рабочая точка выбрана на середине линейного участка ВАХ. Амплитуда входного сигнала должна быть такой, чтобы не происходило ни отсечки коллекторного тока, ни насыщения транзистора. Достоинства усилителей, работающих в этом режиме: незначительная величина искажений; недостаток – низкий КПД (35 %).

Для усилителя, работающего в классе В, смещение цепи база-эмиттер выбирается таким образом, что рабочая точка совпадает с точкой отсечки (рис. 2.1.3).

 

 

рис. 2.1.3. График положения рабочей точки в режиме В.

 

Как видно из графика, если в классе В работает одиночный транзистор, возникают существенные искажения. Если использовать два транзистора, каждый из которых работает во время одной из полуволн входного сигнала, и соединить выводы этих транзисторов по двухтактной схеме, то можно будет восстановить на выходе сигнал, форма которого будет подобна форме входного сигнала. Достоинства: высокое усиление по мощности и большая экономичность; недостатки: наличие переходных искажений.

 

 

рис. 2.1.4. График положения рабочей точки в режиме В при

двухтактной схеме включения.

 

Снижение переходных искажений достигается работой каскада в классе АВ. В этом случае на транзисторы подается прямое смещение, обеспечивающее протекание коллекторного тока малой величины в режиме покоя. Для типичного кремниевого транзистора, работающего в классе АВ, напряжение прямого смещения устанавливается немного меньше 0.5 В.

Режим класса А менее экономичен, чем режим класса В, т.к. потребляется больший ток от источника питания.

Для усилителей, работающих в классе С, смещение цепи база-эмиттер выбирается таким, что обеспечивается режим глубокой отсечки.

 

 

рис. 2.1.5. График положения рабочей точки в режиме С.

 

В результате коллекторный ток течет только в течении некоторой доли полупериода входного сигнала. Т.о. результирующий коллекторный ток представляет собой импульсы, длительность которых меньше времени полупериода (рис. 2.1.5).

Достоинства – высокая экономичность, недостатки - большие искажения. Еще один способ классификации усилителей основывается на функции, которую выполняет усилитель. При этом различаются усилители напряжения и усилители мощности.

В некоторых случаях критерием, по которому производится разделение усилителей на группы, служит рабочая частота. При таком подходе различают усилители низкой частоты (УНЧ), усилители высокой частоты (УВЧ), усилители промежуточной частоты (УПЧ). Кроме того, при классификации по частотному признаку усилители делят на следующие классы: узкополосные, предназначенные для усиления на одной определенной частоте или в узком диапазоне частот; широкополосные, обладающие одинаковой величиной коэффициента усиления для широкого диапазона частот; перестраиваемые - усиление осуществляется на одной частоте или в узком диапазоне, на которые настраивается усилитель.

Классификационным признаком может также служить вид усиливаемого сигнала. Существуют, например, усилители переменного тока, постоянного тока (УПТ) и импульсные усилители. Практически УПТ усиливает также и сигналы переменного тока. Аналогичным образом многие усилители постоянного и переменного токов свободно пропускают импульсы или сигналы прямоугольной формы.

Классификационным признаком усилителей может также служить выполняемая ими функция или схема включения. По этому признаку усилители подразделяются на усилители с непосредственными связями, дифференциальные и операционные усилители. Заметим, что термин "усилитель с непосредственными связями" применим также и к УПТ.