95116 (590168), страница 2

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

Форма як керуючої, так і керованої енергії може бути різноманітною - електричною, механічною, світловою і т.д.; підсилювачі, в яких як керуюча, так і керована енергія є електричною енергією називають підсилювачами електричних сигналів.

Підсилення сигналів здійснюється в підсилювачі за допомогою підсилюючих елементів - особливих пристроїв, які володіють керуючими властивостями.

Керуюче джерело живлення, від якого сигнали, які потрібно підсилити, надходять на підсилювач, називають джерелом сигналу, а ланцюг підсилювача, в який ці сигнали вводять, - вхідним ланцюгом або входом підсилювача. Пристрій, який є споживачем підсилених сигналів, називають навантаженням підсилювача, а ланцюг підсилювача, до якого підключають навантаження, - вихідним ланцюгом або виходом підсилювача.

Потужність підсилених сигналів, яка віддається підсилювачем в навантаження, завжди більша потужності сигналів, яка підводиться до входу.

Джерело керованої енергії, яка перетворюється підсилювачем в енергію підсилюваних сигналів, називають джерелом живлення підсилювача або основним джерелом живлення. Крім основного, підсилювач нерідко має допоміжні джерела живлення, енергія яких не перетворюється в підсилювані сигнали, а використовується для приведення підсилюючих елементі в робочий стан.

Підсилювачі можна класифікувати за характером підсилюваних сигналів, за частотою підсилюваних частот, за призначенням підсилювача, за родом використаних підсилюючих елементів.

За характером підсилюваних сигналів розрізняють:

1. Підсилювачі гармонійних сигналів, або гармонійні підсилювачі, призначені для підсилення безперервних періодичних та квазіперіодичних електричних сигналів, гармонійні складові яких змінюються набагато повільніше тривалості нестаціонарних процесів в ланцюгах підсилювача.

2. Підсилювачі імпульсних сигналів, або імпульсні підсилювачі, призначені для підсилення електричних імпульсів різної форми і величини. Нестаціонарні процеси в ланцюгах таких підсилювачів повинні протікати настільки швидко, щоб форми підсилюваних сигналів цими процесами майже не спотворювалися.

За шириною смуги і абсолютними значеннями підсилюваних підсилювачем частот розрізняють:

1. Підсилювачі постійного струму (точніше, підсилювачі повільно змінюючихся напруг і струмів), які підсилюють електричні коливання любої частоти в межах від нижчої частоти f_н0 до вищої робочої частоти f_в, тобто підсилюючий як змінні складові сигналу, так і його постійну складову.

2. Підсилювачі змінного струму, які підсилюють лише змінні складові сигналу в смузі частот від нижчої робочої частоти f_н до вищої робочої частоти f_в.

3. Підсилювачі високої частоти, призначені для підсилення електричних коливань модульованої високої частоти.

4. Підсилювачі проміжної частоти, призначені для підсилення електричних сигналів модульованої проміжної (перетвореної) частоти. Підсилювачі як високої, так і проміжної частоти характеризуються малою величиною відношення вищої робочої частоти до нижчої (звичайно f_в/f_н1,1).

5. Підсилювачі низької частоти, призначені для підсилення неперетворених (преривчатих) електричних коливань.

Підсилювачі з вищою робочою частотою близько мегагерца і вище і нижчою робочою частотою близько кілогерца або менше мають дуже велике відношення вищої частоти до нижчої; такі підсилювачі називають широкосмуговими.

Вибірковими або селективними називають підсилювачі, які підсилюють сигнали в дуже вузькій смузі частот, підсилення яких різко падає за межами цієї смуги; їх поділяють на резонансні, частотна характеристика яких має вид резонансної кривої, та смугові, підсилення яких майже постійно в вузькій смузі частот і різко падає за її межами.

Підсилювачі, в яких сигнали підсилюються без перетворення їх частоти, називають підсилювачами прямого підсилення; підсилювачі, в яких частота підсилюваних сигналів перетворюється, називають підсилювачами з перетворенням.

За родом використаних в підсилювачі елементів розрізняють транзисторні, лампові, магнітні, діодні, молекулярні і т.д. підсилювачі.

Р
озглянемо призначення і структуру основних вузлів підсилюючого пристрою, зображених на рис.1.1.

Рис.1.1 Блок-схема підсилюючого пристрою.

Вхідний пристрій служить для передачі сигнала від джерела у вхідний ланцюг першого підсилюючого елемента. Його використовують, коли безпосереднє підключення джерела сигналу до входа підсилювача неможливе або недоцільне. Вхідний пристрій у виді симетруючого трансформатора широко використовують для перетворення несиметричного вхідного ланцюга підсилювача в симетричний. Вхідний пристрій у вигляді звичайного трансформатора широко використовують для узгодження (для отримання умов, близьких до узгодження) вихідного опору джерела сигналу і вхідного опору першого підсилюючого елемента, що іноді є необхідним для джерла сигнала, а також дозволяє отримати найбільшу напругу сигналу на вході підсилювача.

Вхідний пристрій використовують також для попередження проходження постійної складової струму або анпруги зміщення першого підсилюючого елемента в джерело сигналу і попадання постійної складової від джерела на вхід підсилюючого елемента, які перешкоджають правильному режиму роботи джерела сигналу і виводять робочу точку підсилюючого елемента з її правильного положення; якщо вхідний пристрій використовують тільки для розділення постійних складових джерела сигналу і вхідного ланцюга, його виконують простіше - у вигляді роздільчого конденсатора. При можливості безпосереднього включення джерела сигналу у вхідний ланцюг підсилювача вхідний пристрій не використовують.

Призначення попереднього підсилювача - підсилити напругу, струм і потужність сигналу до величини, необхідної для подачі на вхід потужного підсилювача. Попередній підсилювач може складатися з декількох каскадів попереднього підсилення; кількість останніх визначається необхідним підсиленням. Якщо напруга, струм і потужність, які віддаються джерелом сигналу достатні для підведення до входу потужного підсилювача, попередній підсилювач у складі пристрою відсутній.

Потужний підсилювач призначений для віддачи в навантаження необхідної потужності сигналу. Транзисторні підсилювачі з вихідною потужністю декілька ватт і вище звичайно мають 2-3 каскади потужності підсилення, так як останній каскад потребує подачі на вхід значної потужності сигналу, яку повинен віддавати попередній каскад, який є при цьому також каскадом потужного підсилення. Коли навантаженням підсилювача є невелика ємність, на навантаженні потрібно забезпечити лише напругу сигналу певної величини, а не задану вихідну потужність; а в цьому випадку потужний підсилювач не потрібний і вихідний каскад підсилюючого пристрою являє собою каскад попереднього підсилення.

Вихідний пристрій служить для передачі підсиленого сигналу з вихідного ланцюга останнього підсилюючого елемента в навантаження і використовується тоді, коли безпосереднє підключення навантаження до вихідного ланцюга неможливе або недоцільне. Вихідний пристрій у вигляді симетруючого трансформатора використовують при роботі несиметричного вихідного каскаду на симетричне навантаження, наприклад симетричну лінію зв’язку.

Вихідний пристрій у вигляді вихідного трансформатора дуже часто використовують для створення підсилюючому елементу вихідного каскаду найвигіднішого опору навантаження, при якому цей каскад віддасть необхідну потужність при високому коефіцієнті корисної дії і малих нелінійних спотвореннях, а іноді і при необхідності узгодження вихідного опору з опором навантаження.

Для розділення постійних складових струму і напруги вихідного ланцюга і навантаження використовують вихідний пристрій у вигляді роздільного конденсатора; при можливості безпосереднього включення навантаження у вихідний ланцюг кінцевого каскаду вихідний пристрій не використовують.

Основні технічні показники підсилювачів. Вхідні і вихідні дані.

При посиленні сигналів підсилювач трохи змінює їхню форму; відхилення форми вихідного сигналу від форми вхідного називають викривленнями. Дані, що характеризують властивості підсилювача і внесені їм викривлення, називають показниками. Основними показниками підсилювача є: вхідні і вихідні дані, коефіцієнти підсилення і корисної дії, частотна, фазова і перехідна характеристики, рівень внутрішніх перешкод, нелінійність, стабільність, надійність.

Вхідними даними підсилювача є: його вхідна напруга U_вх, вхідний струм I_вх і вхідна потужність сигналу Р_вх, при яких підсилювач віддає в навантаження задану потужність, струм або напругу, а також вхідний опір підсилювача Z_вх. Вхідний опір підсилювача в загальному випадку комплексно, але вхідну потужність, струм і напругу звичайно визначають в умовах, при яких вхідний опір можна вважати активному і рівним R_вх; у цьому випадку

U_вх=I_вхR_вх; R_вх=U_вх/I_вх; Р_вх=U_вхI_вх.

Джерело сигналу, що підключається до входу підсилювача, характеризується електрорушійною силою Е_дж і внутрішнім опором Z_дж.

До вихідних даних відносяться: розрахункова, тобто задана технічними вимогами, потужність сигналу P_нагр віддається підсилювачем у навантаження і називана вихідною потужністю підсилювача; вихідна напруга сигналу U_вих або вихідний струм сигналу I_вих, що віддаються підсилювачем при роботі його на розрахунковий опір навантаження Z_нагр, а також вихідний опір підсилювача Z_вих.

Опір навантаження підсилювача в загальному випадку комплексно, але вихідну потужність, струм і напругу також звичайно визначають в умовах, при яких навантаження можна вважати активної і рівної R_нагр; при цьому

U_вих=I_вихR_нагр; Р_нагр=I_вихU_вих=I²_вихR_нагр=U²_вих/R_нагр.

Вихідний опір підсилювача в загальному випадку також комплексно, однак воно рідко є істотним показником, а тому звичайно не вказується.

Коефіцієнти підсилення і коефіцієнти корисної дії.

Коефіцієнт підсилення напруги К, називаний звичайно просто коефіцієнтом підсилення підсилювача, являє собою відношення сталого значення напруги сигналу на виході до напруги сигналу на вході пристрою:

К=U_вих/U_вх (1)

Наскрізний коефіцієнт підсилення напруги К* являє собою відношення вихідної напруги до ЕРС джерела сигналу Е_дж:

К*=U_вих/Е_{дж (}2)

Відношення сталого значення струму сигналу на виході до струму сигналу на вході являє собою коефіцієнт підсилення струму K_т а відношення потужності сигналу в навантаженні підсилювача до потужності сигналу на вході - коефіцієнт підсилення потужності К_м:

К_т=I_вих/I_вх; К_м=Р_нагр/Р_вх

Коефіцієнти підсилення напруги і токи є комплексними величинами, тому що вихідна напруга і струм через наявність у навантаженні і ланцюгах підсилювача реактивних складові опори зрушені по фазі щодо вхідних значень.

У зв'язку з тим, що сприйняття органів почуттів людини підкоряється логарифмічному законові, абсолютну величину (модуль) коефіцієнтів підсилення нерідко виражають у логарифмічних одиницях - децибелах або неперах, для чого користуються співвідношеннями:

К _[дб] =20lg; К_{т [дб]} =20lgK_т; К_{м [дб]} =20lgK_м;

К _[неп] =ln; К_{т [неп]} =lnK_т; К_{м [неп]} =lnK_м; (3)

де е - основа натуральних логарифмів. З (3) випливає, що

(ДО; К_т; К_м) _[неп] =1,115 (ДО; К_т; К_м) _{[дб] (}4)

Коефіцієнт корисної дії вихідного ланцюга підсилювального каскаду η являє собою відношення потужності сигналу Р_~, що віддається витівкою ланцюгом, до споживаній нею потужності Р_о від джерела живлення вихідного ланцюга:

η=P_~/P_{0 (}5)

ККД вихідного ланцюга є важливим показником економічності роботи каскаду і використовується для оцінки властивостей різних режимів роботи підсилювальних елементів. Для оцінки економічності роботи могутніх підсилювачів використовують поняття коефіцієнта корисної дії підсилювача η_підс, рівного відношенню віддається підсилювачем у навантаження потужності сигналу Р_нагр до сумарної потужності ΣР, споживаної їм від усіх джерел харчування:

Характеристики

Список файлов ВКР