5. Усилители, их характеристики.

Усилитель — преобразователь увеличения интенсивности сигнала без изменения его формы, используя энергию источника питания.

По назначения различают усилители напряжения и мощно­сти, усилители сигнала переменного и постоянного тока, усили­тели, предназначенные для усиления сигналов в разных диапа­зонах частот.

По роду сигналов усилители подразделяются на преобразо­ватели непрерывных и импульсных сигналов. Динамические свойства усилителей гармонических сигналов описывают в час­тотной области с использованием спектральных параметров частотной характеристики: полосы пропускания при заданном уровне неравномерности, граничных частот полосы пропуска­ния, максимального значения коэффициента передачи и частоты ему соответствующей. По диапазону частот усиливаемых сигналов различают: усилители низкой частоты, усилители постоянного то­ка, избирательные или полосовые усилители, широкополосные (им­пульсные) усилители с диапазоном от нескольких килогерц до не­скольких мегагерц. В соответствии с положением полосы пропуска­ния на оси частот выделяют низко-, средне-, высоко- и сверхвысоко­частотные усилители, усилители постоянного тока с полосой пропускания от нулевой частоты. Параметры импульсных уси­лителей связаны с их Переходной функцией, характеризуемой временами задержки, нарастания, значениями выброса и спада за время максимальной длительности импульса.

Физический эффект, заложенный в принцип действия уси­лителя, состоит в преобразовании электроэнергии источника питания в управляемую с помощью входного сигнала неболь­шой мощности энергию, которая отдается нагрузке.

К основным параметрам относятся базовые статические — коэффициенты усиления по току, напряжению и мощности, входное и выходное сопротивления, граничные частоты полосы пропускания, динамический диапазон амплитуд синусоидально­го входного напряжения.

Чем больше входное сопротивление усилителя, тем ближе значение ЭДС источника сигнала к напряжению, фактически приложенному ко входу усилителя. Поэтому входное сопротивле­ние усилителя делают по возможности большим, для чего во вход­ных каскадах усилителей часто применяют полевые транзисторы.

Чем меньше выходное сопротивление усилителя, тем боль­ше его КПД и мощность, отдаваемая нагрузке. Поэтому на вы-

ходе усилителей стремятся использовать каскады, обеспечи вающие минимально возможное выходное сопротивление.

Показатель качества усилителя — коэффициент нелинейных и< кажений.

6. Усилительные каскады (ук)

Многокаскадные усилители составляются из небольшого чис­ла типовых транзисторных каскадов на БТ или ПТ с дополнитель­ными цепями обеспечения режима по постоянному току, которые служат для смещения рабочей точки на линейный участок проход­ной характеристики и для подключения источника и нагрузки.

В зависимости от выполняемой функции УК делятся на вход­ные, промежуточные и выходные. Входной каскад (предваритель­ный усилитель) обеспечивает согласование усилителя с источни­ком сигнала и определяет шумовые параметры усилителя и его динамический диапазон. Промежуточные каскады формируют! требуемые частотные характеристики и обеспечивают заданное] усиление напряжения. Выходной каскад (усилитель мощности согласует параметры усилителя с нагрузкой во всем диапазоне eel изменения и выдает необходимую мощность выходного сигнала, предназначен для обеслечения передачи максимальной мощности в нагрузку при заданном уровне искажений сигналов.

Промежуточные каскады на БТ преимущественно использую схему ОЭ, входным делителем для смещения рабочей точки и ста билизирующим эмиттерным сопротивлением. Для получения наи­меньших искажений усиливаемого сигнала рабочую точку следует располагать на середине линейного участка входной характеристи­ки.

При использовании схемы с ОК, коллектор транзистора под-j ключается непосредственно к источнику электропитания. Коэффи­циент усиления напряжения не превышает единицы. Выходное сопротивление весьма мало. Коэффициент передачи тока совпада­ет аналогичным параметром каскада с ОЭ.

При высокой частоте изменения сигнала значение коэффици­ента усиления каскада уменьшается вследствие снижения коэффи­циента усиления тока, уменьшения эквивалентного сопротивления нагрузки. В усилителях медленно изменяющихся сигналов для обеспечения заданной частоты среза АЧХ требуются разделитель­ные конденсаторы значительной емкости.

Входное сопротивление УК на ПТ по схеме с ОИ очень вымм кое и определяется сопротивлением входного делителя иапря*!* ния, который задает режим по постоянному току.

Усилители медленно изменяющихся сигналов создаются ми базе дифференциального каскада.

Выходные каскады должны иметь высокий кпд, обеспечивать небольшое изменение выходного напряжения при вариации тока нагрузки, что возможно при малом выходном сопротивлении кас­када. Поэтому более предпочтительна схема эмиттерного повтори­теля (с ОК), которая имеет значительный линейный участок про-ходной характеристики.