Принцип построения усилительных каскадов. Типы усилительных каскадов.

VT-усилительный элемент (транзистор),Rб-резистор для установки режима покоя (он создает постоянную составляющую тока базы транзистора), Rк- предназначен для ограничения тока коллектора сверх допустимых значений и для выделения в нем переменной составляющей усиленного напряжения, C1,C2 –для отделения переменной составляющей напряжения и токов от постоянной, Uип-напряжение источника питания.

Uип=IкRк+Uкэ (*). При подаче входного сигнала на усилительный каскад переменная составляющая этого сигнала проходит через конденсатор С1 и вызывает изменение напряжения Uбэ транзистором. При этом ток базы по отношению к току Iбэп (для режима покоя) изменяется по закону изменения входного сигнала. При изменении тока базы

пропорционально изменяется ток коллектора, причем ток базы покоя соответствует свой ток коллектора покоя. (Iкп/Iбп)»b. Поскольку ур-е (*), то росту тока коллектора соответствует уменьшение потенциала коллектора (Uкэ). Т.о. усилительный каскад в схеме ОЭ явл-ся инвертирующим. Или фаза выходного сигнала противоположна фазе входного. Обычно режим покоя транзистора выбирают след образом: с пом-ю резистора Rб (или входного делителя) добиваются, чтобы напряжение Uкэ в режиме покоя было равно приблизительно половине напряжения источника питания Uип. Такому состоянию соответствует определенный ток коллектора покоя и в b раз меньший ток покоя базы. ВАХ резистора Rк линейная, но ВАХ транзистора существенно нелинейна. Расчет и анализ такой цепи можно производить и графически и аналитически

Рис.

I_к

I_б

I_б

в

п

а

в'

I_ка

I_бп

п'

а'

U_бэ

U_вх

U_бэп

i_к

U_кэ

I_к

п'

обр

U_кэп

U_ип

U_кэ

U_кэд

R_кд

I_кд

I_к=U_ип/R_к

На фоне семейства выходных характеристик строят нагрузочную линию по постоянному току. Эта прямая, представляющая собой ВАХ резистора Rк. Строится она по 2-м точкам: 1-я – если принять что Iк=0, то Uкэ=Uип-IкRк; Uкэ=Uип. 2-я – строится в предположении, что транзистор полностью открыт, тогда напряжение Uкэ=0, а Iк=(Uип/Rк). Точку покоя П и границы изменения входного напряжения a и b сносят на передаточную характеристику, а затем на линию нагрузки. Получаем П”a”b”. т.о. можно графически зная амплитуду входного сигнала определить амплитуду выходного. При определении переменной составляющей выходного напряжения каскада и коллекторного тока используют линию нагрузки по переменному току. Она строится при условии, что сопротивление источника питания принимается =0, сопротивление каскада определяется по схеме замещения. Наклон линии по переменному току больше чем наклон по постоянному. При Rн=¥ эти линии совпадают. В любом случае линия нагрузки должна проходить левее и ниже допустимых значений параметров транзистора, т.е. лежать в зоне ОБР. если режим по постоянному току выбран неправильно или амплитуда входного сигнала больше расчетного значения, то появляются искажение формы выходного сигнала, вызванная нелинейностью ВАХ. Такие искажения наз-ют нелинейными. Величину этих искажений оценивают коэффициентом нелинейных искажений.kни =Ö[(P2+ P3+…+ Pn)/P1]= Ö[(U22+ U32+…+ Un2)/ U12]. P1,U1 – мощность и напряжение для основной гармоники, Pn, Un – для высших гармоник. Для получения Uмах на выходе усилителя (мах коэфф усиления по напряжению) необх-мо выполнить след условия: Rг<<Rвх (сопротивление генератора и входное сопротивление усилительного каскада). 2-е условие: Rн>>Rвх. Это соотв-ет режиму хол хода для усилителя. Для получения максимального коэфф усиления по току условие следующее: Rвых>>Rн; Rг>>Rвх. Это режим короткого змыкания для устройства. Для получения мах мощности используют согласованный режим (Rг=Rвх, Rн=Rвых).

Дата добавления: 2015-07-12