Герасимов В.Г. (ред). - Электрические измерения и основы электроники (1998) (529641), страница 28
Текст из файла (страница 28)
Однако в силу различной структуры транзисторов токи в их цепях противофазны. Нагрузочное устройство с сопротивлением А„подключено к общей точке транзисторов, поэтому переменные токи в нем имеют одно и то же направление, а результирующий ток в два раза превышает переменный ток одного транзистора. Бестрансформаторный усилитель мощности, как правило, работает в режиме В. Основное преимущество бестрансформаторного усилителя мощности — — отсутствие входного и выходного трансформаторов. Недостаток — трудность подбора одинаковых транзисторов типа р-и-р и л-р-л. Задача 3.11. Однотактный усилител~ мощносги на транзисторе КТ821 работает в режиме А на нагрузочный резистор сопротивлением к„=20 Ом (рис.
3.21). Пользуясь семейством выходных характеристик 1к,мА 400 "Ис, ~с 3 24.Выходные характест" ки транзистора КТ821 0 5 10 15 20 25 Ь'„,В 147 1к1Гк ) транзистора КТ821 (рис. 3.24), на которых изображена также кривая допустимой мощности, определить выходную мощность Р„и коэффициент трансформации гг выходного трансформатора, обеспечивающий коэффициент усиления по мощности, близкий к максимальному при минимальных нелинейных искажениях, если Ек = 12,5 В. Р е ш е н и е.
На семействе выходных характеристик при Ук = 12,5 В выбираем рабочую точку О на кривой, соответствующей 1Б=3,5 мА Через эту точку проводим линию нагрузки таким образом, чтобы точка а, расположенная на кривой Ув — — 5,5 мА, и точка о, расположенная на кривой 1Б —— 1,5 мА, находились на одинаковом расстоянии от точки О С помощью линии нагрузки определяем сопротивление выходную мощность Р 2Ь 21 ОбВт' н коэффициент трансформации ~=в,!в, = 'Й', гя„=1,77.
Задача 3.12. Как изменится выходная мощность Р, усилителя мощности задачи 3 11, если коэффициент трансформации уменьшится до 1,25г Ответ Р„= 0,3 Вт. Задача 3,13. Определить коэффициент трансформации и выходного трансформатора однотактного усилителя мощности, если известно, что сопротивление нагрузочного резистора составляет 25 Ом, а приведенное сопротивление А'„= 625 Ом. Ответ н =5 Задача 3.14. Определить мощность источника питания двухтактного транзисторного усилителя мощности, работающего в режиме класса В, если Ек —— 20 В Амплитуда коллекторного тока транзистора 1к — — 31,4 мА.
Ответ Ро =0,4 Вт Задача 3.15 В бестрансформаторном усилителе мощности использована пара транзисторов р-гг-р и и-Р-и -типов КТ814А — КТ815А, у котоРых /гг г — (0,3 — 0,8) кОм, 6~1=40 — 70 СопРотивление нагРУзочного Резистора К„= 80Ом Определить выходную мощность Р„, если б;, = 2 В.
148 Р е ш е н и е. Используя среднее значение 621 — — 55, найдем значение коэффициента передачи по напряжению Кь каждого из двух усилительных каскадов с общим коллектором, составляющих бестрансформаторный усилитель мощности 1 К = 0,89. ~111 ~21 ~~н Выходное напряжение С'„„,„= Х1~Г,„=1,78 В; ток через Я„: 1„=Ег„,„И„= 22,3 мА; мощность Р„=6"„„х1„= 0,04 Вт.
3.8. УСИЛИТЕЛИ НАПРЯЖЕНИЯ С РЕЗИСТИВНО-ЕМКОСТНОЙ СВЯЗЬЮ Усилительные каскады с общим эмиттером и общим истоком, являющиеся основой усилителей напряжения, имеют коэффициент усиления К1,, равный, как правило, нескольким десяткам. Однако для многих устройств промышленной электроники требуются усилители со значительно большими коэффициентами усиления по напряжению.
В этих случаях часто используют многокаскадные усилители с резистивно-емкостной связью. На рис. 3.25 приведена схема двухкаскадного усилителя напряжения с резистивно-емкостной связью на биполярных транзисторах типа п-р-п Усилитель состоит из двух усилительных каскадов с общим эмиттером, соединенных между собой через конденсатор СВЯЗИ Сс1, КОтОРЫй НЕ ПРОПУСКЬЕт ПОСТОЯННУЮ СОСтаВЛЯЮЩУЮ КОЛЛЕК- торного напряжения транзистор1а р Т1 в базовую цепь транзистора ГТ2 Конденсатор связи С,2 не пропускает постоянную составляющую коллекторного напряжения транзистора г'Т2 на нагрузочное устройство усилителя, которое подключают к этому конденсатору Ри с 3.25.
Схема лвухкаскадного усилителя напряжения с резистивное"костной связью на биполярных транзисторах 149 Рис 3 26 Схема замещения транзисторного двухкаскадного усилителя напряжения с резисзивно-емкостной связью И каждом усилительном каскаде применена температурная стабилизация, обеспечиваемая элементами АЭ и СЭ. На рис. 3,26 приведена схема замещения транзисторного двухкаскадного усилителя напряжения с резистивно-емкостной связью без нагрузочного устройства, поэтому на схеме не показан конденсатор связи С,2. Емкостный элемент Со учитывает входную емкость С„второго каскада (3.10а) и емкость монтажа Гм Со =С +См =(1+К~д) Ск2+ См, (3.34) К 21 к (l~ = Ь1~(! +121 А,) На эквивалентной схеме усилительного каскада (см.
рис. 3.27) Я,„ представляет собой входное сопротивление следующего каскада. г- 1 1 ! 1 $ 1 1 1 1 1 1 Рис 3.27. Эквивалентная схема уси- лительного каскада с резнстивно- емкостной связью 150 где К1~2 — коэффициент усиления по напряжению второго каскада; Ск2 — емкость коллекторного перехода второго транзистора.
Для определения коэффициента усиления заменим усилительный каскад эквивалентным генератором (рис. 3 27) с ЭДС, равной выходному напряжению ненагруженного усилительного каскада ивь,х, = = К~ и,х, и внутренним сопротивлением, равным выходному сопротивлению усилительного каскада с общим эмиттером, т.е. И„,= Я,мх. Как было показано в ~ 3.2, коэффициент усиления по напряжению ненагруженного усилительного каскада с общим эмиттером Как видно из рис. 3.27, выходное напряжение ~у !ввх (1Ь~СО) у~ (; Авх — ~lт вх — Ух вх (7 Лвх+1ФшС ) 1+'ИСОАвх выхр +1у С + 7~ 47ОЭСО) д +1ОО,С + вх Я ~вх+1/(уоэСО) 1+У~СОнвх или после несложных преобразований ГУ К1/» Гвх)~вх вых Авт+ Уо СОАвтАвх+ 1/(Уо) Св)+ СОЛвх! Сс+Яы (3.35) (3.35а) ~Ух~ вх тхвх (7 Авх +Явт вых— ЛвхАвт + ! Лв О Лвх +Авт /0) Сс(Авх +Лвт) (3.35б) Учитывая, что Я, = А „„, выражение для коэффициента усиления по напряжению каскада усилителя с резистивно-емкостной связью можно записать в виде уС тхвх — их У (3.36) ) н ~де т — С ~" я т„-С, ф „-~ Л „~ — соо~юотственно паегоянные времени усилительного каскада на верхних и нижних частотах.
Из (3.36) нетрудно получить модуль коэффициента усиления по напряжению усилительного каскада 7~ вх Ь'т Явх+Авых Ь'= (3.37) "аргумент, представляющий собой угол сдвига фаз между выходным "входным напряжениями: Ф = агс1д (1/ати- атв). (3.38) Из полученных выражений видНо, что коэффициент усиления каскада завис исит от частоты. Наибольшие значения коэффициент усиления имеет в !51 Так как в усилителях емкость СО во много раз меньше емкости С,, то в формуле (3.35а) членом Сф,„/С, по сравнению с Явх можно пренебречь.
С учетом этого выходное напряжение ган.гр и гав гр а) Ф ~2 Рис.3.28. Амплитудно-частотная (а) и фазо-частотная (б) характеристики усилителя напряжения с резистивно- емкостной связью м„»о ~ «( — 11-)', (3 40) на верхних частотах Ко,~ +( )г Кв (3.41) Обычно для усилителей напряжения с резистивно-емкостной связью допускаемый коэффициент частотных искажений лежит в пределах 1,05 — 1,4. Очень часто допустимое значение частотных искажений принимают Равным ч' 2. Зто соответствУет частотам, пРи котоРых 1!го„тн и гввт, становятся равными единице. Частоты о„и а, соответствуюнгр вгр щне допустимым значениям коэффициента частотных искажений, казывают нижней и верхней граничными частотами, а диапазон частот, в 153 б) При очень высоких частотах (о,~со ) коэффициент усиления К, — э О, так как сопротивление емкостного элемента х~ =1/вв С вЂ” эО.
Снижение коэффициента усиления в области нижних и верхних частот (см.рис.3,23,а) называют частотными искажениями. Зто название обусловлено тем, что при усилении несинусоидального напряжения отдельные составляющие его усиливаются по-разному из-за неравномерной частотной характеристики, вследствие чего форма кривой усиливаемого напряжения искажается. Частотные искажения оценивают коэффициентами частотных искажений, которые равны: на нижних частотах К=К К .. К„=К 4'. К гЧ'2 ..
К„Ф' (3.42) Отсюда следует, что коэффициент частотных искажений и углы сдвига фаз между выходным и входным напряжениями многокаскадного усилителя возрастают с увеличением количества каскадов: М М!' М2' ' ' М ч~ !Р ! !Р2 "Рп' (3.43) (3.44) Следовательно, полоса пропускания усилителя с увеличением количества каскадов уменьшается. В последнее время многокаскадные усилители переменного напряжения с резистивно-емкостной связью часто выполняют на интегральных микросхемах. Например, интегральные микросхемы серии К123 позволяют создавать многокаскадные усилители низкой частоты с полосой пропускания 220 Гц — 100 кГц и коэффициентом усиления 30 — 500.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
