1629216643-4191d351b78f7037da79c6d0fc355cfb (845978), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Он «соединяет» эмиттер транзистора с общей шиной —«землей». Стабилизация режима осуществляется также с помощьюцепей термокомпенсации: терморезисторов, дополнительных диодов, транзисторов (см. П. 2.3).Рис. 1.3Рис. 1.4На рис. 1.4 показана схема с общим коллектором (ОК). Исходный режим транзистора задается так же, как в схеме ОЭ (рис. 1.3).Потенциал базы определяется источником питания и резистивнымделителем R1–R2. Потенциал эмиттера ниже потенциала базы навеличину напряжения U бэ ≈ 0,5 − 0,6 В , которое мало меняется при9U б − U бэопRэределяется напряжением U ип и сопротивлениями R1, R2, Rэ .Входное напряжение переменного тока изменяет ток I э и напряжение на сопротивлении Rэ .
Это напряжение передается через разделительный конденсатор С2 на нагрузку Rн . Увеличение входного напряжения соответствует увеличению напряжения на нагрузке,т.е. фазы входного и выходного сигналов совпадают. Амплитудавыходного сигнала чуть меньше амплитуды входного сигнала, поэтому каскад ОК называют эмиттерным повторителем — он неусиливает, а повторяет входное напряжение. Но каскад ОК усиливает ток и мощность, обладает большим входным и малым выходным сопротивлениями, широко используется во входных и выходных цепях многокаскадных усилителей.На рис.
1.5,а представлена схема с общим истоком (ОИ). Режимтранзистора задается с помощью резисторов Rз , Rи , Rс . Конденсаторы С1, С2 являются разделительными, конденсатор Си — блокирующим. Напряжение между затвором и истоком равно:U зи = I з Rз − I и Rи , где I з — ток затвора; I и — ток истока.подаче входного сигнала. Поэтому ток эмиттера I э =а)б)Рис.
1.510Так как ток затвора мал ( I з << I с , I и ), то можно считать, чтоU зи = − I с Rи . На рис. 1.5,б показана стоко-затворная характеристика и нагрузочная прямая. Их пересечение определяет рабочуюточку полевого транзистора. Такое смещение, по существу, определяемое одним лишь резистором Rи , называется автоматическим. Напряжение на стоке будет определяться уравнением:U си = U ип − Rс I с .
С увеличением входного напряжения растет токстока, а напряжение U си уменьшается. Блокирующий конденсаторСи поддерживает потенциал истока почти постоянным. Поэтомунапряжение на стоке и, соответственно, на нагрузке убывает. Таким образом, каскад ОИ изменяет фазу входного сигнала на 180°.Этот каскад может служить для усиления напряжения, тока, мощности.На рис. 1.6 показана схема собщим стоком (ОС) — истоковый повторитель.
Сопротивления Rз и Rи1 обеспечиваютавтоматическое смещение. Резистор Rи2 предназначен для увеличения коэффициента передачикаскада, который меньше единицы. Конденсаторы С1 и С2являются разделительными. Истоковый повторитель не изменяет фазы входного сигнала, онРис. 1.6усиливает мощность и ток. Повторитель обладает большим входным и малым выходным сопротивлениями. Поэтому он используется во входных и выходныхцепях многокаскадных усилителей.1.2.
Общие характеристики линейных усилителейУсилитель можно рассматривать как активный четырехполюсник, а источник сигнала и нагрузку как двухполюсники. Источниксигнала можно представить либо в виде генератора ЭДС U г с внут11ренним сопротивлением Rг (рис. 1.7,а), либо в виде генераторатока I г также с внутренним сопротивлением Rг (рис. 1.7,б).
Еслиобе эквивалентные схемы характеризуют один и тот же источниксигнала, то U г = I г Rг .а)б)Рис. 1.7Основными характеристиками любого электронного усилителяявляются следующие.UКоэффициент усиления по напряжению K u = н , где U н —Uгнапряжение на нагрузке; U г — напряжение холостого хода источника сигнала. В справочниках указывается модуль этого коэффициента Ku = K u .IКоэффициент усиления по току K i = н — отношение токаIгнагрузки I к току короткого замыкания источника сигнала I .нгВеличины K u и K i являются в общем случае комплексными.Входной сигнал усилителя управляет передачей энергии от источника питания в цепь нагрузки.
Без источника питания сигнал неможет быть усилен. Все усилители предназначены для управлениямощной нагрузкой маломощным источником сигнала.PКоэффициент усиления по мощности K p = н — отношениеPгмощности отдаваемой в нагрузку P = (U I ) к мощности, расхонн ндуемой источником сигнала Pг = (U г Iвх ) . Величины Pн и Pг пред12ставляют собой скалярные произведения. Коэффициенты K u , K iи K p характеризуют систему: источник сигнала—усилитель—нагрузка. Поэтому они зависят не только от параметров самогоусилителя, но и от величины сопротивления Rн , нагрузки, сопротивления источника сигнала Rг .
Характеристики собственно усилителя получаются, если для K положить R = 0 , R = ∞ илиuгндля K i Rг = ∞ , Rн = 0 .Входной импеданс (комплексное входное сопротивление) усиUлителя Z вх = вх — отношение напряжения на входных зажимахIвхусилителя U вх ко входному току Iвх .Выходной импеданс (комплексное выходное сопротивление)Uусилителя Z вых = хх — отношение напряжения при холостомI кзходе U к выходному току при коротком замыкании I .ххкзНа практике часто Z вх и Z вых не зависят от частоты.
В этомслучае усилитель характеризуется входным и выходным сопротивUUлениями: Rвх = вх и Rвых = хх .I вхI кзТочность воспроизведения формы сигналов при усиленииопределяется уровнем искажений, вносимых усилителем. Различают линейные и нелинейные искажения. Линейные искаженияобусловлены наличием реактивных элементов в схеме (емкостей,индуктивностей) и зависят от скорости изменения сигнала во времени (частоты) и не зависят от уровня (амплитуды) входного сигнала. Нелинейные искажения обусловлены наличием нелинейныхэлементов в схеме (диодов, транзисторов) и зависят от уровнявходного сигнала — увеличиваются с его увеличением.Линейные искажения описываются следующими характеристиками.Амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) — это зависимость от частоты модуля коэффициента усиления (рис.
1.8). Длякраткой характеристики частотных искажений вводится понятие13нижней f н и верхней f в граничных частот. Это частоты, при котоKKрых модули K u , K i уменьшаются до значения u и i , а для22Kpот своих номинальных значений K u , K i , K p . ВелиK p — до2чину Δ f = f в − f н называют полосой пропускания усилителя. Различают область низших частот f < f н , средних частотf н < f < f в и высших частот f > f в . Область средних частот характеризуется малыми линейными искажениями ( K u , K i , K p сла-бо зависят от частоты).По виду АЧХ можно классифицировать усилители: если f н = 0 ,Рис. 1.8то усилитель называется усилителем постоянного тока (УПТ).К УПТ относятся операционные и дифференциальные усилители;если f в − f н << 0,5 ( f н + f в ) , то усилитель является избирательным.
Если f в >> f н , то усилитель называется широкополосным.Фазочастотная характеристика (ФЧХ) — это зависимость отчастоты фазы коэффициента усиления. Она характеризует зависимость фазового сдвига между входным и выходным сигналамиусилителя от частоты. Пример ФЧХ показан на рис. 1.9. АЧХ иФЧХ полностью описывают поведение усилителя при подаче наего вход гармонического сигнала.14Рис. 1.9При анализе широкополосных и многокаскадных усилителей, ихустойчивости, а также в ряде других случаев удобны логарифмические характеристики (ЛАХ).
Логарифмическая АЧХ строится влогарифмическом масштабе по обеим осям. ФЧХ строится в линейном масштабе по оси ординат и в логарифмическом — по осиабсцисс.Рис. 1.10Переходная характеристика (ПХ) — это графическое изображение реакции усилителя (выходного напряжения во времени) наидеальный перепад (ступеньку) напряжения или тока. Аналитиче15скую запись этой реакции называют переходной функцией.ПХ удобно пользоваться для характеристики искажений, возникающих при передаче импульсных сигналов. На рис. 1.10 дан пример ПХ, которая имеет следующие параметры:• номинальная амплитуда U ном = K u U вх , где K u выбираетсядля средних частот;• время задержки tз — время, прошедшее от момента подачивходного сигнала до момента достижения выходным сигналом определенного уровня от установившегося номинального значения.Обычно для линейных схем это 0,1 U вых.
ном ;• время нарастания фронта (длительность фронта) — время, втечение которого выходной импульс нарастает от уровня a1 U номдо уровня a2 U ном (наиболее часто a1 = 0,1; a2 = 0,9 ) установившегося значения.Задержка и фронт характеризуют искажения при резких изменениях амплитуды сигнала — в области малых времен. При медленном изменении сигнала — в области больших времен, искаженияопределяются относительным спадом плоской вершины импульсаδ=Δ U вых U ном − U вых (tи )=,U номU номгде tи — длительность входного импульса.
После завершениявходного импульса образуется срез. Его также характеризуют длительностью. В линейных схемах длительности фронта и среза одинаковы. Переходная характеристика определяет наибольшие линейные искажения, вносимые усилителем при передаче импульсных сигналов.Связь частотных и импульсных линейных искажений. Частотные и переходные характеристики описывают искажения для разных форм входного сигнала.Малые искажения фронтов импульса означают хорошее воспроизведение высоких частот; малые искажения вершины импульсаозначают хорошее воспроизведение низких частот.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
