L_6 (Конспекты лекций), страница 2

В режиме класса «С» ток покоя равен нулю, угол отсечки меньше,чем в режиме класса «В». Режим класса «С» рекомендуется использовать вмощных резонансных усилителях, где нагрузкой является резонансный контур.4.4. В режиме класса «Д» транзистор находится в двух устойчивых состояниях − «открыт-закрыт», то есть режим класса «Д» − это ключевой режим.5. Усилители напряжения звуковых и средних частотВ зависимости от частотного диапазона характер нагрузки меняется; в диапазоне звуковых частот в качестве такой нагрузки в коллекторнойцепи используется обычный резистор (рис. 6.6а), а в высокочастотном диапазоне − избирательная система, например, параллельный колебательныйконтур (рис. 6.6б).CбRкVTГЗЧЕкEkLкСкUвыхVTuбэ=uвхГРЧEсмuбэ=uвхUвыхЕсма).б).Рис.

6.6. Схемы усилителей: а − усилитель напряжения звуковой частоты;б − усилитель радиочастотНа рис.6.6:ГЗЧ ─ генератор напряжения низких частот (звуковых).ГРЧ ─ генератор напряжения высоких частот (радиочастот).9Особенности каждой из схем усилителей на биполярном транзисторепри разных схемах включения.В качестве усилителей мощности на биполярных транзисторах наибольшее распространение получили схемы с ОЭ, так как при таком включении схема обеспечивает усиление и по току, и по напряжению.Хорошим усилением по напряжению обладает схема усилителя натранзисторе с ОБ, но она не усиливает по току и имеет плохие согласующие свойства, что важно в случае многоступенных усилителей.

Но не надозабывать о том, что транзистор в схеме с ОБ показывает лучшие (средитрёх схем включения) температурные и частотные свойства, и, кроме того,эта схема хорошо усиливает по напряжению, поэтому она может быть использована в качестве усилителя мощности.Схема усилителя на транзисторе с ОК имеет лучшие согласующиесвойства, она лучше других усиливает по току, но усиления напряжения вней нет.Рабочий режим транзистора в схемах с ОЭ и ОБ характеризуетсявключением нагрузки в цепь коллектора, а в схеме с ОК ─ в цепь эмиттера.5.1. Способы подачи напряжения смещения в усилителях.Недостатком схем с автономным смещением (рис.5.6) является наличиедвух источников напряжения (Е см и Е к ).Вопрос задания рабочей точки (РТ) решается двумя способами − оназадается либо автономным независимым источником (рис.6.6), но этот метод неэкономичен особенно в многоступенных усилителях, либо применяется автоматическая подача напряжения смещения в цепь базы.

В современных усилительных каскадах предпочтенье отдаётся второму способу: схема«сама» вырабатывает напряжение автосмещения для того, чтобы задать РТ.Рабочая точка задается постоянными составляющими токов и напряжений10в режиме покоя. На рис. 6.7 и 6.8 даны две схемы усилителей на транзисторах с ОЭ с автоматической подачей напряжения смещения в цепь базы.Существует два метода автоматической подачи напряжения в цепь базы:1. Подача напряжения смещения от источника коллекторного напряжения Е к через гасящий резистор (на рис.6.7 ─ через резистор R б1 ) ─ методфиксированного тока.2.

Подача напряжения смещения от источника коллекторного напряжения Е к через делитель напряжения (на рис.6.8 ─ делитель напряжения из резисторов R б1 и R б2 ) ─ метод фиксированного напряжения.5.2. О назначении элементов в схемах усилителей на рис. 6.7; рис.6.8.Внимание. Пункт 5.2. проработать надо особенно внимательно и неторопясь: чтобы в дальнейшем уметь проектировать электронные усилители, необходимо чётко представлять назначение каждого элемента, егороль при настройке усилителя в определённом режиме.Rб1RкCр1VTEkCр2СбRб1СбRкEkСр2Ср1VTUвыхRб2UвхUвхRэКСэUвыхRэРис. 6.7. Схема УЗЧ с ОЭ с автосмещениРис.6.8. Схема УЗЧ с ОЭ с автосмещеем через гасящий резисторнием через делитель напряжения• Е к − напряжение источника питания в коллекторных цепях усилителей.

Энергию этого источника схема преобразует в переменную и подчиняетформе входного сигнала.11• Генератор переменной ЭДС (U вх ) на входе усилителей − напряжениеэтого генератора надо будет усиливать.• Разделительные конденсаторы С р1 (и С р2 ) не допускают поступленияна вход усилителя постоянной составляющей, которая может быть в генераторе переменной ЭДС (от генератора входного сигнала U вх ). Сопротивленияэтих конденсаторов на самой низкой частоте должны быть минимальными,чтобы не произошло «завала» частотной характеристики.

На рис.5.9 приведена схема замещения входной цепи усилителя с акцентом на потери (U c )полезного входного сигнала на сопротивлении разделительного конденсатора. Ранее, на рис 5.2, была показана АЧХ усилителя, на которой виден срез(«завал») на низкой частоте, одной из причин которого может оказаться неправильно подобранная ёмкость разделительного конденсатора.ХсUвхUсUбэРис.6.9..

Влияние сопротивления конденсатора С р на коэффициент усиления по напряжению (U бэ = U вх - I б X c , где I б X c − падение напряжения полезного переменного сигнала на сопротивлении конденсатора).• С б − блокировочный конденсатор. С б устраняет потери полезного переменного напряжения на внутреннем сопротивлении источника Е к .• Резисторы R б1 , R б2 , R э − элементы автосмещения и температурнойстабилизации положения РТ на ВАХ ─ режимные элементы.• Резистор R к − нагрузка в коллекторной цепи.• Ключ «К» в схеме на рис.6.8 в цепи эмиттера − коммутирует цепьконденсатора С э (ключ отключает или включает в схему конденсатор С э ).Сопротивление конденсатора С э по переменной составляющей тока в 5 …10раз меньше сопротивления R э .

При положении ключа «К» в позиции «замк-12нут» конденсатор С э шунтирует резистор R э (φ э~ ≈ 0) и, таким образом, всхеме усилителя устраняется ООС по переменной составляющей тока. Приразомкнутом ключе «К» в схеме будет действовать ООС по переменной составляющей тока, которая значительно повлияет на усилительные свойстваусилителя по напряжению (ООС уменьшает коэффициент усиления усилителя по напряжению).Примечание. По ООС материал дан в лекции 7.5.3. Проектирование и расчёт усилительных каскадов.Для нормальной работы усилительного каскада (отсутствие нелинейных, частотных искажений, влияние температурного фактора и пр.) необходимо обеспечить требуемый режим при отсутствии входного сигнала, тоесть установить определенные токи и напряжения, значения которых зависят от схемного решения усилительного каскада и от выбора рабочей точки на семействе его входных и выходных характеристик.Расчёт схемы усилителя можно вести аналитическим, или графоаналитическим способами.Аналитический способ расчёта усилителя ведётся на основании законов и формул, с которыми Вы ознакомились в курсе Электротехники.Графоаналитический способ расчёта усилительного каскада ведётсяс использованием вольтамперных характеристик транзистора, на которомпроектируется усилительМы объединим эти два способа.Расчёт усилительного каскада будем вести в два этапа:В 1-ом этапе проектирования мы подготовим усилитель к основной егофункции ─ усилению входного переменного сигнала.

В 1-ом этапе расчётаопределим положение рабочей точки (РТ) на ВАХ, рассчитаем режимныеэлементы под эту РТ, рассчитаем элементы температурной стабилизации РТна ВАХ. Все эти расчёты проводятся в режиме покоя ─ это режим, когда генератор входного переменного сигнала отключен, и во входных, и выходныхцепях усилителя действуют только постоянные источники напряжения. Токи,протекающие в цепях эмиттера, базы, коллектора, называются токами покоя.13Во 2-ом этапе проектирования по результатам работы первого этапарассчитаем основные параметры усиления ─ коэффициенты усиления по току, по напряжению, по мощности, коэффициент полезного действия.5.3.1. Графоаналитический расчёт усилителей.1-й этап проектирования усилителя.5.3.1.1.

Расчёт схемы усилителя в активном режиме по схеме рис.6.7.Выполним расчёт схемы простейшего усилителя в активном режиме натранзисторе с ОЭ с автоматической подачей напряжения смещения в цепьбазы через гасящий резистор R б1 (метод «фиксированного тока»).Усилитель будем проектировать на транзисторе КТ312А. Предельныеэлектрические параметры КТ312А и условие на задание приведены ниже нарис.6.12.Поскольку в первом этапе расчёта будем работать только с постояннымисоставляющими токов и напряжений, то схему усилителя (рис.6.7) для удобства расчётов дадим в режиме покоя (рис.6.11).

Пусть Вас не смущает некоторый повтор: схема рис.6.7. представлена в этой работе второй раз (здесьона у нас пойдёт под № 6.10). Но схема на рис.6.11. ─ это фрагмент схемыусилителя, выделенный для того, чтобы чётко отделить режим покоя от режима усиления. Эти две схемы лучше видеть рядом.Rб1RкCр1VTEkCр2СбEk+RкRб1IIбп - кп- ++ - - Iэп Uкэп=Ек - IкRкUбэп+UвыхUвхRэРис.

6.10. Схема УЗЧ на транзисторе сРис.6.11.Схема усилителя в режиме поОЭ с автосмещением через гасящий резикоя(с ОЭ)стор14Последовательность действий при расчётах усилителя.1. В первую очередь определяется рабочая область на ВАХ. Для этогона семействе коллекторных ВАХ строится характеристика мощности рассеяния на коллекторном переходе (Р к.доп ), допустимой для данного КТ312А (результаты расчёта Р адоп приведён в табл.1).Таблица 1Р к.доп , мВт450450450450450450U кэ , В101215161820I к , мА4537,530282522,52. Построим на выходных ВАХ транзистора(рис.6.12) нагрузочную характеристику.В основе построения нагрузочной характеристикиусилителя лежитуравнение транзистора в рабочем режимеUкэ= E к − I к Rк(6.1)Уравнение транзистора в рабочем режиме (6.1) ─ это уравнение прямойлинии.