Две схемы многокаскадных усилителей.

В качестве примера на рис. 3 приведены две принципиальные электрические схемы многокаскадных усилителей: на биполярных транзисторах (а) и на полевых транзисторах (в).

В этих схемах усилителей в качестве первого входного каскада включен эмиттерный (катодный, истоковый) повторитель, который обеспечивает согласование высокоомного датчика сигнала со входным сопротивлением усилителя. Такой каскад, не усиливая входной сигнал по напряжению, усиливает его по току и мощности.

Все остальные каскады собираются по схеме с общим эмиттером (общим катодом, общим истоком), давая усиление и по току и по напряжению (транзисторный вариант), и в основном по напряжению (ламповый вариант).

Последний двухтактный каскад УМ (транзисторный вариант) и однотактный каскад УМ на лучевом тетроде (и полевом транзисторе) обеспечивают усиление сигнала по мощности, отдаваемой в нагрузку.

Рис. 3. Две схемы многокаскадных усилителей;

а - на биполярных транзисторах;

в- на полевых транзисторах с и-каналом

В этих схемах между первым и вторым, между вторым и третьим каскадами применена резистивно-емкостная связь, в которую по переменной составляющей усиливаемого сигнала входят элементы, указанные далее в эквивалентной схеме (рис. 4).

Между третьим и четвертым - выходным - каскадами применена трансформаторная связь при помощи переходного трансформатора ТР1, которая обеспечивает повышение КПД каскада предварительного усиления, устраняет гальваническую связь между этими каскадами по постоянному току и напряжению, согласует величину выходного тока (транзисторный вариант) или напряжения (ламповый вариант) предоконечного каскада с необходимой величиной входного тока или входного напряжения выходного - оконечного - каскада.

При этом коэффициент трансформации ТР1 берется небольшой величины, около 2... 3.

Следует иметь в виду, что трансформаторная межкаскадная связь может давать резкий подъем частотной характеристики в области резонансной частоты трансформатора при соответствующей величине индуктивности и распределенной межвитковой емкости его обмоток.

Чтобы использовать это явление для компенсации завала частотной характеристики в области нижних или верхних частот, необходимо подбирать переходной трансформатор с резонансной частотой, соответствующей этим частотам.

Рис. 4. Эквивалентная схема второго каскада а - транзисторного усилителя;

б -лампового усилителя

В выходную цепь оконечного каскада УМ (двухтактного - на биполярных транзисторах и однотактного на мощном лучевом тетроде) при помощи выходного трансформатора ТР2 включена нагрузка R_н (или Z_н).

Во всех схемах выходной трансформатор согласует величину сопротивления нагрузки R_н с выходным сопротивлением каскада, исходя из ранее указанного соотношения n²*R_н = R_экв откуда

Все предварительные каскады и однотактный каскад УМ работают в режиме класса А, а двухтактный каскад УМ на транзисторах может работать в классе А или с более высоким КПД в классе АВ1.

Если исключить из схемы двухтактного каскада УМ резисторы R5, R6, то этот каскад будет работать в режиме класса В без начального смещения рабочей точки.

Для анализа частотной характеристики каждого каскада изображается его эквивалентная схема, то есть схема замещения каскада по переменным составляющим усиливаемого напряжения или тока.

При этом замещении источник питания Е_к (или Е_а - ламповый вариант) считается закороченным по переменным составляющим коллекторного (или анодного) тока, а транзистор замещается эквивалентным генератором тока i_г = - bI_вх и внутренним сопротивлением его R_г = R_{вх транз} или генератором напряжения (ламповый вариант) с ЭДС е_г = - bU_вх и внутренним его сопротивлением R_г = R_i, равным внутреннему сопротивлению усилительной лампы.

Пользуясь таким законом эквивалентного генератора, на рис. 4, а приведена эквивалентная схема второго каскада транзисторного усилителя (рис. 3, а) как эквивалентного генератора тока, а на рис. 4, б приведена полная эквивалентная схема второго каскада из лампового усилителя(рис. 3, б), где лампа представлена как генератор напряжения. Используя схему замещения лампового каскада и его типовую частотную характеристику, показанную на рис. 5, в качестве примера приведем анализ такой частотной характеристики.

Рис. 5. Амплитудно-частотная характеристика усилительного каскада

Дата добавления: 2015-08-17