Рыбин Ю.К. -- Электроника. Опорный конспект лекций
.pdfУсилительные каскады
Графики АЧХ и ФЧХ в области низших частот
|K| |
K |
f |
φ |
π |
π / 2 |
f |
20lg|K| |
20lgK |
lgf |
φ |
π |
π / 2 |
lgf |
Усилительные каскады
Схема резистивного усилительного каскада для анализа с помощью программы Electronics Workbench
|
|
|
|
|
XSC1 |
|
XFG1 |
|
|
3 |
|
G |
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
T |
|
R3 |
R1 |
|
|
A |
B |
|
|
|
|
|
|
||
10.0k |
4.02k |
|
|
|
|
|
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
C3 |
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
Q2 |
10uF |
|
|
|
|
C1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
10uF |
2N2222A |
|
V1 |
|
|
|
|
|
20 V |
|
|
||
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
C2 |
R5 |
|
|
R4 |
R2 |
|
10.0k |
|
|
|
|
10uF |
|
|
|||
|
|
|
|
|||
1.40k |
1.00k |
|
|
|
||
|
|
|
|
Усилительные каскады
Осциллограммы работы резистивного усилительного каскада, полученные с помощью программы Electronics Workbench
Усилители мощности
Особенности усилителей мощности (УМ):
Транзисторы в УМ работают во всей области входных и выходных ВАХ. Поэтому в УМ возникают большие нелинейные искажения.
Транзисторы в УМ работают при напряжениях, токах и мощностях близких к предельно допустимым.
Транзисторы в УМ работают при значительных рассеиваемых на них мощностях, что приводит к их нагреву.
Для снижения температуры их располагают на охлаждающих радиаторах.
Как правило, транзисторы в УМ работают в двухтактном режиме, т. е. в выходных каскадах используют не один, а два или более транзисторов.
Усилители мощности
Выбор рабочей точки транзистора
Класс А. φ = 180º |
Класс B φ = 90º |
Iб |
Iб |
|
IбА |
|
|
|
UбэА |
|
UбэА |
t |
Uбэ |
t |
Uбэ |
|
Uбэ |
|
Uбэ |
t |
t |
Усилители мощности
Выбор рабочей точки транзистора
Класс C φ ≤ 90º |
Класс D |
Iб |
Iб |
|
UбэА≤ 0 |
|
|
t |
Uбэ |
t |
Uбэ |
|
Uбэ |
|
Uбэ |
t |
t |
Усилители мощности
Расчѐт КПД УМ в режиме класса А
Iк(A) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Eп = 20В, |
|||||
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
50 мА |
Rк = 4Ом, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Rэ = 1Ом, |
4 |
|
|
|
|
|
c |
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
40 мА |
Pпотр = Eп * IkA, |
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
А |
|
|
Pн = U * I = Uм * Iм / 2 = |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
IkA 2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
20 мА |
= Eп / 2* IkA, |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
d |
|
|
|
|
|
|
|
|
e |
|
|||||
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Iб=10мА |
ηпред =Pн / Pпотр *100% |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
b |
= 50% |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
0 |
-5 -10 -15 |
- 20 Uкэ (В) |
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
UкэА |
|
|
|
Усилители мощности
+Eп1
R1
VT1
VD1
VD2
Uвх |
Uвых |
VT2 |
- Eп1 |
|
+Eп1 |
R2
-Eп2
Двухтактный УМ на комплементарных транзисторах
Усилители постоянного тока. Операционные усилители
•Операционными называют (ОУ) усилители постоянного тока с большим коэффициентом усиления, способными работать с глубокой обратной связью.
•Ранее ОУ использовались в аналоговых вычислительных машинах для выполнения математических операций над входными сигналами: интегрирования, дифференцирования, сложения, умножения и др.
•Первые ОУ выполнялись на электровакуумных лампах: триодах и пентодах, затем, с появлением полупроводниковых приборов, на транзисторах. Сегодня ОУ выполняются в интегральном исполнении на одном кристалле полупроводника и содержат на нѐм десятки транзисторов.
•Современные ОУ выполняются в дифференциальном исполнении, т. е. имеют два входа: инвертирующий и неинвертирующий.
•Некоторые из ОУ обладают одновременно большим входным сопротивлением по неинвертирующему входу и малым – по инвертирующему входу.
•Выпускаются ОУ с малым выходным сопротивлением или, наоборот, с большим выходным сопротивлением.
Операционные усилители |
|||||
|
|
|
|
|
+Еп.1 |
|
|
|
|
|
11 |
I1 |
|
I2 |
I4 |
|
|
|
|
|
|
VT9 |
|
3 |
|
|
|
|
|
VT1 |
VT2 |
|
|
|
|
|
|
Cк |
|
VT8 |
13 |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
VT7 |
|
Uвых |
|
|
VT5 |
I3 |
VT10 |
|
VT3 |
VT4 |
VT6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
–Еп.2 |
|
|
1 |
14 |
|
|
Схема принципиальная электрическая ОУ типа К157УД2 |