Лекція 12

Тема: Підсилювачі напруги

1 Однокаскадний підсилювач напруги на біполярному транзисторі.

1. Побудова схеми та призначення її елементів.

2. Принцип дії схеми

1. Багатокаскадні підсилювачі

2. Однокаскадний підсилювач напруги на польовому транзисторі.

1 Підсилювачі напруги можуть бути побудовані на біполярних або польових транзисторах. Якщо підсилювач будується на біполярному транзисторі, то найчастіше застосовується схема включення біполярного транзистора з загальним емітером. Це пояснюється тим, що схема з загальним емітером забезпечує значне підсилення струму. Воно має також досить великий вхідний опір, тому порівняно легко будувати за такою схемою багато каскадні підсилювачі. Характеристики підсилювача залежать від режиму роботи транзистора, тому схема підсилювача повинна мати елементи які забезпечують потрібний режим. Характеристики транзисторів залежать від зміни навколишньої температури тому у схемі підсилювача необхідно передбачити так звану термостабілізацію роботи транзистора.

У підсилювачах транзистори працюють у активному режимі.

1.1 Типова схема одно каскадного підсилювача на біполярному транзисторі наведена на рисунку 12.1.

-Ек

R1 R3

С2

С1 VT1

U_вих

U_вх R2 R4 C3

+Ек

Рисунок 12.1—Принципова схема одно каскадного підсилювача напруги

+-Ек—колекторне джерело живлення;

VT1—біполярний транзистор, який вважається елементом підсилення, якщо у підсилювачі застосовують тільки один підсилюючий транзистор, то таку схему називають однокаскадним підсилювачем, якщо кілька транзисторів, то підсилювач називають багатокаскадним;

R1-R2—подільник зміщення, за його допомогою на базу транзистора подають невелику постійну напругу і за рахунок цього забезпечується режим роботи транзистора;

С1—вхідний розділяючий конденсатор;

С2—вихідний розділяючий конденсатор;

R4-C3—це коло температурної стабілізації роботи транзистора. Воно зменшує вплив зміни температури навколишнього середовища на характеристики транзистора;

R3—резистор колекторного навантаження транзистора який виконує наступні функції:

—зменшує величину колекторного струму;

—певним чином впливає на величину вихідної напруги, яку можна визначити за наступним рівнянням:

Звих=Ек-Ік R3

1.2 Принцип дії схеми:

напруга яку треба підсилити подається на базу біполярного транзистора. База транзистора виготовляється збідненою носіями заряду, тому невеликі зміни вхідної напруги призводять до зміни провідності бази в досить великому діапазоні. Колекторний струм у транзисторі тече з емітера, через базу у колектор. Якщо провідність бази змінюється на значну величину то це призводить до значної зміни величини колекторного струму та дозначної зміни величини вихідної напруги. Таким чином зміна величини вхідної напруги призводить до значних коливань провідності бази транзистора, та значних коливань вихідної напруги. У цьому і полягає ефект підсилення вхідних коливань.

2 Якщо одно каскадні підсилювачі не забезпечують потрібної амплітуди вихідної напруги, то використовують багато каскадні підсилювачі. Багатокаскадний підсилювач—це послідовне з'єднання одно каскадних підсилювачів виконаних за однією, або за різними принциповими схемами.

Структурна схема багато каскадного підсилювача наведена на рисунку 12.2

К₁ U₂ K₂ U₁ K₃

U_вх U_вих

Рисунок 12.2—Структурна схема багатокаскадного підсилювача

На рисунку наведено:

КП—каскад підсилення;

К1-К2-К3—коефіцієнти підсилення відповідних каскадів;

U1—вихідна напруга першого каскаду підсилення і одночасна вхідна напруга другого каскаду підсилення;

U2—вихідна напруга другого каскаду підсилення і одночасно вхідна напруга третього каскаду підсилення;

У багато каскадних підсилювачах декілька перших каскадів, на рисунку 12.2 перших двох каскадів, виконуються як підсилювачі напруги і вони називаються каскади попереднього підсилення. Усі подальші каскади виконуються як підсилювачі потужності і мають назву вихідні каскади.

У багато каскадних підсилювачах загальний коефіцієнт підсилення визначається наступними рівняннями:

Завдання:

Скласти принципову схему двокаскадного підсилювача напруги на біполярних транзисторах маючи на увазі наступне:

—колекторне джерело живлення є спільним для обох каскадів;

—однотипні елементи, які вмикаються послідовно, або паралельно замінюються одним еквівалентним.

Рисунок 12.3—Принцип дії двокаскадного підсилювача напруги

Принцип дії двокаскадного підсилювача напруги не відрізняється від принципу дії одно каскадного. Вхідна напруга послідовно підсилюється з початку першим, потім другим каскадом підсилення.

У наведеній схемі елементом зв’язку між каскадами є конденсатор С2, тому така схема називається багато каскадним підсилювачем напруги з ємнісним зв’язком між каскадами. Елементом зв’язку між каскадами може бути трансформатор (трансформаторний зв’язок), резистор (гальванічний зв’язок) та інші.

3. Схема однокаскадного підсилювача наведена на рисунку 12.4

Рисунок 12.4—Резистивний каскадний підсилювач на польовому транзисторі

Найбільш поширеним та основним є каскад з загальним витоком. Принципова схема такого каскада наведена на рисунку 12.4. Резистор RC у колі витока виконує функцію опору навантаження підсилювача, коло RuCu витоку служить для отримання напруги автоматичного зміщення та вибору робочої точки на стокозатворній характеристиці польового транзистора. Резистор R3 в мережі затвору дозволяє подавати постійну напругу зміщення на дільницю затвор-виток. Ср1 та Ср2 виконують роль розділяючи конденсаторів. Ср1—вхідний, Ср2—вихідний.