22. .Классификация и параметры усилителей.

Электронные усилители представляют собой ра­диотехнические устройства, усиливающие мощность, напряжение или ток электрического сигнала, подводи­мого к его входу. Они применяются в устройствах радиосвязи, радиовещания, автоматике, измеритель­ной технике, телевидении, в бытовых приборах и т. д.

Усилители электрических сигналов делятся в зави­симости от диапазона рабочих частот на

усилители постоянного тока, усилители низких частот, широ­кополосные радио- и промежуточных частот; по схемному построению на одпокаскадные (с одним усиливающим элементом и его нагрузкой) и много­каскадные, с несимметричным и симметричным (двухтактным) выходом и входом и т. д.

Усилители постоянного тока (УПТ) усиливают электрические сигналы постоянного тока и все сигна­лы переменного тока до некоторой заданной рабочей частоты. Они применяются в устройствах электросвя­зи, автоматике и телемеханике, счетно-решающих и других устройствах.

Усилители низкой частоты (УНЧ) усиливают электрические сигналы звуковой частоты, занимаю-

щие полосу частот 20—20 000 Гц. Они получили очень широкое распространение там, где требуется громкое воспроизведение музыки и речи, и вхо­дят составной частью в киноустановки, радиове­щательные приемники, различные установки усиле­ния речи и т. д.

Широкополосные усилители, работающие в полосе частот от 50 Гц до 6 МГц, применяются в радиолока­ции и телевидении, автоматике и вычислительной технике.

В некоторых случаях необходимо усилить сигналы в узкой полосе частот. Для этих целей используются в качестве нагрузки каскада резонансный контур (один или несколько) и другие устройства, обладаю­щие способностью выделять полосу частот. Эти усилители называются селективными или избиратель­ными. Они широко используются буквально во всех радиоприемниках и радиопередатчиках.

На вход усилителя сигнал может подаваться от различных устройств — микрофона, детектора, вос­производящей головки магнитофона, фотоэлемента и т. д. Все эти устройства маломощные, поэтому они выдают электрический сигнал такой малой амплиту­ды, что его недостаточно для воспроизведения без усиления. Для увеличения амплитуды входного сиг­нала применяются усилители, нагрузками которых могут быть громкоговорители, записывающая голов­ка магнитофона, осциллограф, двигатели в авто­матике и другие устройства.

В зависимости от назначения входных и выходных устройств усилитель может иметь только один каскад усиления, но для получения больших выходных мощностей может быть введен в его состав еще целый ряд каскадов.

В современной электронной технике транзистор­ные усилители получили очень широкое распростра­нение. Они обладают некоторыми особенностями по сравнению с другими усилительными приборами.

22. .Режимы работы усилителей. (достаточно рассказать один из режимов)

В зависимости от положения рабочей точки Р на характеристике тран­зистора различают следующие основные режимы работы усилителя мощности: А, В, А В и С.

В режиме А ток в выходной цепи транзистора протекает в течение всего периода сигнала. В этом режиме рабочую точку Р выбирают примерно на середине прямолинейного участка характеристики (рис. 5.18, а). Это достигается подачей соответствую­щего смещения Е_сы во входную цепь транзистора. В этом режиме напряжение смещения по абсолютной величине всегда больше амплитуды входного сигнала (Е_см ≥ U_mах), а ток покоя I₀ всегда больше амплитуды переменной составляющей выходного тока (I₀≥I_{m вых}). Поэтому форма колебаний выходного тока будет почти в точности воспроизводить изменения сигнала но входной цепи. Это обеспечивает минимальные нелинейные искажения сигнала. Однако этот режим характеризуется низким КПД (порядка 20 — 30%). Это вызвано тем, что ток покоя транзистора I_кр, потребляемый усилителем от источника питания, всегда больше амплитуды переменной составляющей Iвых, определяющей полезную мощность.

Режим А применяется в маломощных каскадах, в которых важны малые нелинейные искажения, а КПД не имеет существенного значения. Обычно в этом режиме работают каска­ды предварительного уси­ления или маломощные выходные каскады.

В режиме В (рис. 5.18, б) рабочая точка выбира­ется так, чтобы ток по­коя был равен нулю.

При подаче на вход каскада переменного на­пряжения сигнала положительная полуволна бу­дет вызывать появление выходного тока через тран­зистор; при отрицатель­ной полуволне входного напряжения ток в выходной цепи отсутствует. Та­ким образом, выходной ток будет иметь форму импульсов с углом отсеч­ки θ = π/2.

Углом отсечки называется половина той части периода, в течение которой ток сигнала протекает через усилительный элемент. Искаженная форма выходного тока обуслов­ливает чрезмерные нелинейные искажения.

Преимуществом усилителя, работающего в режи­ме В, является более высокий КПД (60 70%) по сравнению с усилителем, работающим в режиме А. Это объясняется тем, что в отсутствии сигнала выходной ток транзистора практически ранен нулю, а энергия источника питания расходуется только по время усиления сигнала.

В режиме В высок уровень нелинейных искажений, поэтому он используется в двухтактных схемах, компенсирующих эти недостатки и позволяющих получить большую выходную мощность при высоком

кпд.

Режим АВ (рис. 5.18, в) является промежуточным I между режимами А и В. Он более экономичен, чем А (КПД 40 — 50%), и характеризуется меньшими нели­нейными искажениями, чем В. Режим АВ также применяется в двухтактных усилителях мощности.

В усилителях режима С ток в выходной цепи течет менее половины периода входного сигнала. Каскад усиления при отсутствии сигнала и при его малых значениях не работает, поэтому усилитель потребляет от источника питания меньше энергии, чем в режиме В. Усилители режима С не воспроизводят весь период усиливаемого гнала. Это искажает сигнал. Поэтому в усилителях с малыми искажениями режим С не применяется. Он нашел применение в радиопере­дающих устройствах.

Принципиальная схема однотактного выходного каскада (усилителя мощности) с общим эмиттером показана на рис, 5.19.

В однотактных усилителях мощности транзистор всегда работает в режиме А.