Понятие о многокаскадных усилителях напряжения

Когда для получения заданного K_U недостаточно одного каскада, применяют многокаскадные усилители, для которых K_U = K_U1K_U2 … K_Un. Наиболее широко применяют усилители с резистивно-емкостной связью . Полоса пропускания АЧХ с увеличением числа каскадов уменьшается. Многокаскадные усилители выполняют в интегральном исполнении без конденсаторов. ИМС имеют специальные выходы для подключения конденсаторов. Реже применяют трансформаторную связь между каскадами.

Схема усилителя напряжения

Усилительные каскады на полевых транзисторах с общим истоком

Получили широкое распространение, так как имеют большее R_вх(» 10⁵–10⁶ Ом), чем на биполярных. Наиболее широко используется каскад с общим истоком .

Схема усилителя на полевых транзисторах

В цепь стока включен резистор R_C за счет которого осуществляется усиление сигнала. Резистор R_И обеспечивает необходимое напряжение смещения между затвором (З) и истоком (И) в режиме покоя. Резистор R_З обеспечивает равенство потенциалов затвора и общей точки в режиме покоя, и потенциал затвора будет ниже потенциала истока. При подаче U_вх в канале появляются переменные токи i_И, i_С(i_И » i_С). Резистор R_И образует отрицательную обратную связь и приводит к снижению K_U, поэтому параллельно R_И включают конденсатор С_И.

Анализ работы проводят графически с помощью стоковых характеристик.

Преимущества каскадов на полевых транзисторах:

R_вых R_C = 10³…10⁴ Ом << R_вх R_З = 10⁵…10⁶ Ом

(для биполярных R_вх от нескольких сотен Ом до нескольких кОм, R_вх < < R_вых).

Режимы работы усилительных каскадов

В зависимости от положения рабочей точки в режиме покоя и величины U_вх различают 3 режима: А, В, С (режимы усиления) .

Режим А: характеризуется тем, что рабочая точка находится на линейном участке переходной и выходной характеристик, величина U_вх обеспечивает работу только на линейном участке. Режим А используется в усилителях напряжения. Недостаток − низкий КПД, который определяется отношением выходной мощности к мощности, потребляемой усилителем от источника питания:

Теоретический η = 0,5; реальный η ≈ 0,3 (для усиления мощности непригоден).

Режим В: рабочую точку П выбирают в начале переходной характеристики транзистора, когда . Эту точку называют точкой отсечки. Переменные составляющие тока и напряжения возникают лишь в положительные полупериоды входного напряжения. Выходное напряжение имеет форму полусинусоиды. Применяется режим В в двухтактных усилителях мощности. Теоретический КПД

а

б

Характеристики режимов усилителей: а - режим А; б - режим В

Режим С: рабочая точка выбирается за точкой отсечки при отрицательном смещении на базе, и ток в транзисторе возникает только в течение некоторой части положительного полупериода U_вх. Каскад имеет большие искажения, но высокий КПД. Используется режим С в выходных каскадах большой мощности Р_вых ≥ 100 Вт, предназначенных для поддержания незатухающих колебаний в резонансных контурах.