Чижма С.Н. - Основы схемотехники 2008 (1055377), страница 21
Текст из файла (страница 21)
Рис. 10 2. АЧХ: а) УПТ, б) УНЧ, в) УВЧ, г) ШПУ, д) ИУ По виду усиливасмого сигнала они делятся на усилители гармонических и импульсных сигналов. Усилители гармонических сигналов предназначены для усиления сигналов, изменение которых происходит много медленнее длительностей переходных процессов в самих усилителях.
Усилители импульсных сигналов предназначены для импульсных периодических и непериодических сигналов. При этом длительность собственных переходных процессов в усилителе не должна вызывать искажений исходной формы усиливаемых сигналов. По функциональному назначению они делятся на усилители напряже- ния, тока и мошности в зависимости от того, какой из параметров требуется усиливать. По виду соединительных цепей усилительных каскадов. Так как усилители строятся, как правило, на основе последовательного включения нескольких типовых каскадов, то различают усилители с гальванической (непосредственной) связью, предусматривающие передачу между каскадами сигнала ,,':к переменного, так и постоянного токов; усилители с КС вЂ” связями, в кото ''":ргыт между выходом предыдущего и входом последующего каскадов вклю',':".,заЮт резнстнвно — емкостную связь, .исключающую передачу сигналов по:,'.
вал~киного тока; усилители с индуктивной (трансформаторной) связью, в ко,:;-,-утпрмх между каскадами включается трансформатор. 10.2. Основные характеристики и параметры усилителей Коэффиниеят усиления является основным количественным парамет: -:. ром усилителя. В зависимости от типа усилнваемой величины различают ксэффициенты усиления по напряжению К, току К, или мощности К: '...;:..",:„'... где (2 „, 1 — амплитудные значения переменных составляющих соотвргбтвенно напряжения и тока на входе, б',м 2 „- амплитудные значения переменных составляющих соответСгтжвнно напряжения и тока на выходе, Р, Р,, — мощности сигналов соответственно на входе и выходе 'Коэффициенты часто выражают в логарифмических единицах — децибелах; К, (дБ) = 201яК К (дБ) = 20!аК; К (дБ) = 10!аК Усилитель может состоять из одного или нескольких каскадов.
Для мно,:; г0каскадного усилителя ез о коэффициент усиления равен произведению кодффициентов усиления отдельных каскадов: К = К,.К, ... К . Если коэффици,'::Ейты усиления каскадов выражены в децибелах, обшил коэффициент усиле;: 'Ййя равен сумме коэффициентов усиления отдельных каскадов: (1О 2) К(дБ) = К,(дБ) г К,(дБ) +...-г К (дБ) АЧЛ и ФЧХ усилителя. АЧХ вЂ” это зависимость модуля коэффициента уси ;, „,:,пения от частоты, а ФЧХ вЂ” зависимость угла сдвига фаз между входным и вы:.:"'ходным напряжением ог частоты.
Типовая АЧХ и ФЧХ УНЧ привсдена на '-''; 'рис.10зй Спад коэффициента усиления на низких частагах определяется нали;-.:,Чием'.разделительных емкостей в усилителях, спад на высоких частотах — па- .,рваитными емкостями в элементах схемы. Вид ФЧХ определяется видом АЧХ. Частоты /„' и )'„, определяемые при коэффициенте усиления К, /,Гэ, опРеделяют полосу пропускання усилителя (10.3) 119 кк ККБ кр Рис. 10,3.
АЧХ и ФЧХ ФНЧ Алрллитудная характеристика - тш зависимость амплитуды вьгходного напряжения (тока) от амплитуды входного напряжения (тока) (рнс.10.4). Точка 1 соответствует сигналу шумов, измеряемому при нулевом входном сигнале, точка 2 — минимальному входному напряжению, при котором можно различить сигнал на фоне шумов.
Участок 2 — 3 — это рабочий участок, на котором сохраняется пропорциональность между входным и выходным напряжениями усилителя. После точки 3 наблюдается ограничение сигнала изза попадания транзисторов в режим насыщения. и„,х ирх Рис. 10.4. Амплитудная характеристика усилителя Динамический диапазон усиления характеризует диапазон изменения входного сигнала 23 = С', р'П (10.4) Переходная характеристика усилителя — это зависимость выходного сигнала (тока, напряжения) от времени при скачкообразном входном воздействии (рис 10 5) Эта характеристика используется для определения динамических свойств устройства Численно по данной характеристике определяют два параметра.
время нарастания выходного напряжения 1,„е и перерегулирование выходного напряжения (выброс фронта импульса) д. 120 Касзогная, фазовая и переходная характеристики усилителя однозначна "-'::. с~ш зкны друг с другом. Области верхних частот соответствует переходная харак,,теристика в области малых времен, области низких частот — переходная харакгерзгстика в области больших времен ! и,р Рис.
10.5. Переходная характеристика усилителя ,' 'Коэффициент валетного действия (КПД): ц=Р !Р, (1 0.5) вих о где Р— мощность, потребляемая усилителем от источника питания. о КПД является важным параметром, характеризующим экономичность :;-'-;',уаялителя. Роль этого показателя особенно важна для мощных, как правило, .'выходных каскадов усилителя. ' Входное и выходное сопротивление — важнейш не параметры усилительных 'устройств. Их значения должны учитываться при согласовании усилителя как с .. ''источником входного сигнала (датчиком), так и с назрузкой.
В общем виде зна- 1чения входного и выходного сопротивлений носят комплексный характер и яв-.-:ляютая функцией частоты. Последняя зависимость особенна важна в случае дей'отлэзя на входе усилительного устройства непериодического сигнала. Выходная мощность усилителя — эта та часть мощности, которая мо'дест быть выделена в нагрузке длительное время, Искажение сигналов в усилителе связано„во-первых, с нелинейной зави- оьзьгастью вьзходного сигнала от входного, обусловленной нелинейностью ста", ':тических ВАХ применяемых элементов, и, во-вторых, с зависимостью коэф.', ' фициента передячи усилителя от частоты. Поэтому при анализе работы усили- ,,телей рассматривают два вида искажений выходного сигнала по отношению к :,;:,Входному; нелинейные и линейные (частотные и фазовые), в результате кота..
Рьтх меняется как форма, так и частотный спектр усиливаемого си~нала. Причина возникновения нелинейных искажений поясняется на рис.10 б ': .Очавидно, что в данном случае при воздействии на вход усилителя синусои.,;,)ця, выходной сигнал кроме входной гармоники будет содержать ряд допол.'нительных гармоник.
Появление этих гармоник обусловлено зависимостью яозффициента >силения от величины входного си~нала. Следовательно, по:„. явление нелинейных искажений всегда связано с появлением на выходе даПавнительных, отсутствующих на входе гармонических составляющих. 121 Рис 1О 6 Возникновение нелинейных искажений в усилителе Коэффициент гармоник (коэффициент нелинейных искажений) К служит для количественной оценки величины нелинейных искажений. В основу расчета положено отношение величины высших гармоник к основной в выходном сигнале, на вход усилителя подается синусоида: Л!+ ~;.
Г, (10.6) где А,... А — действующие значения высших гармоник выходного сигнала, начиная со второй; А, — действующее значение первой (основиой) гармоники выходного сигнала. Коэфф~щиелт частотньи искажений численно равен (10,7) М=К,/К где К, — модуль коэффициента усиления на заданной частоте. Частотные и фазовые искажения особенно проявляются при усилении сложного сигнала, содержашего ряд гармоник. Эти гармоники усиливаются неодинаково, в результате чего происходит искажение формы выходного сигнала. Фазовые искажения проявляются также при сложном входном сигнале, при этом происходит фазовый сдвиг различных гармоник, что приводит к искажению выходного сигнала. 10.3. Обратная связь в усилителях Обратной связью в усилителях называют явление передачи сигнала из выходной цепи во входную Электрические цепи, обеспечиваюшие эту передачу, носят название цепей обратной связи Структурная схема усилителя, охваченного цепью отрицательной обратной связи ООС, приведена на рис 10 7.
В нем выходной сигнал усилителя (в видо напряжения ("мт) через 122 .т,пь обратной связи частично или полностью подается к схеме сложения. В иейппроисходит вычитание сигнала ОС С" из входного сигнала сГ В ре дудев)тате этого на вход усилителя поступает сигнал, равный разности вход ного сигнала и сигнала обратной связи (г Рис. 10.7. Усилитель, охваченный обратной связью Петлей обратной связи называкгг замкнутый контур, включающии в себя цеди'ОС и часть усилителя между точками ее подключения. В качестве це- ;:зпвй ОС используют пассивные цепи, коэффициенты преобразования и час". згетиме свойства которых существенно влиякп на свойства усилителей. Местной обратной связью принято называть ОС, охватывающую отдельтгь!е каскады или части усилителя, а обшей обратной связью — такую ОС, до)орал охватывает весь усилитель ' Обратную связь называют отрицательной, если ее сигнал вычитается ',:.; из входного сигнала, и положительной, если сигнал ОС суммируется со вход': .:ным.
При отрицательной ОС (ООС) коэффициент усиления усилителя умень::: --,-шается, а при положительной (ПОС) — увеличивается. Из-за схемных особенностей усилителя и цепи ОС возможны вариан.';ты, когда ОС существует только для медленно изменяющейся составляющей ; -выходного сигнала, либо только для переменной составляющей его, либо для ::=;-всего выходного сигнала. В таких случаях говорят, ОС реализована по по::;фФянному, по переменному, а также по постоянному и переменному токам. В зависимости от способа получения сигнала различают ОС по напра=,',:женню (рис.! 0,8, а), когда снимаемый сигнал ОС пропорционален напряже,:нию выходной цепи; ОС по току (рис.10.8, б), когда снимаемый сигнал пропорционален току выходной цепи э7 б7 Рис.
! 0.8. Обратная связью по напряжению (а) и по току (б) 123 По способу введения сигнала обратной связи различают: последовательную схему введения ОС (рис.10.9, а), когда напряжение сигнала ОС суммирустся со входным напряжением, параллельную схему введения ОС «рис, 10 9, б), когда ток цепи ОС суммируется с током входного сигнала. вых Поо Поо л)' 07 Рис. ! 0.9.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
