No Image

Схема однокаскадного усилителя на биполярном транзисторе

0 просмотров
11 марта 2020

ЭЛЕКТРОННЫЕ УСИЛИТЕЛИ

Электронным усилителем называют устройство, предназначенное для усиления напряжения, тока и мощности электрических сигналов.

При этом наиболее важным является усиление мощности, так как усиление напряжения (без усиления мощности) можно получить просто с помощью трансфор­матора. Следует подчеркнуть, что мощность сигналов в электронных усилителях усиливается за счет энергии ис­точников питания.

Электронный усилитель является наиболее распро­страненным электронным устройством. Он непосредст­венно используется в проводной связи, в звуковом кино, в автоматике для усиления сигналов датчиков, измерения электрических и неэлектрических величин, в управляющих и регулирующих устройствах, а также в аппаратуре геоло­гической разведки, точного времени, медицинской, музы­кальной и многих других случаях. Кроме того, электрон­ные усилители применяют в других электронных устрой­ствах: электронных генераторах, преобразователях формы и частоты сигналов и др.

Усилители можно подразделить на ряд типов по различным признакам. Наиболее часто их классифицируют по диапазонам частот усиливаемых сигналов.

Усилители постоянного тока (УПТ) предназначены для усиления напряжения постоянного тока или медленно изменяющихся сигналов. Их используют для усиления сигналов различных датчиков, называемых также первич­ными преобразователями.

Усилители звуковых частот (УЗЧ) предназначены для усиления электрических сигналов в звуковом диапазо­не частот (от 20 Гц до 20 кГц). Усилители низкой частоты (УНЧ) используют для усиления сигналов в диапазоне час­тот от 20 Гц до 100 кГц.

Избирательные, или селективные (резонансные), усилители усиливают сигналы в сравнительно узкой поло­се частот. Наиболее часто их используют в радиоэлектрон­ной аппаратуре, в частности для усиления высокочастот­ных колебаний в радиоприемниках, сокращенно их обо­значают УВЧ-усилители высокой частоты.

Широкополосные усилители предназначены для усиления широкого спектра частот (от десятков герц до нескольких мегагерц) и используются, например, в телеви­зионных приемниках.

Рассматриваемый усилитель (рис. 101) предназна­чен для усиления гармонических сигналов (сигналов сину­соидальной формы) в диапазоне низких частот. Название такой схемы объясняется тем, что эмиттер здесь является общим для входной и выходной цепей. Схема имеет наи­большее распространение, так как она обеспечивает наи­большее усиление мощности сигнала.

Рис. 101. Схема электронного усилителя на биполярном транзисторе с общим эмиттером

Приведенные на рис. 101 элементы имеют сле­дующее назначение: транзистор р-п-р — усилительный элемент; +Ек и -Ек — зажимы источника питания схемы; R1, R2 — резисторы делителя напряжения, обеспечиваю­щего подачу напряжения питания базы для установки нужного режима работы усилительного элемента (транзи­стора); RK резистор коллекторной нагрузки; Rэ, Сэ — эле­менты схемы температурной стабилизации режима рабо­ты транзистора; С1 и С2 — конденсаторы, служащие для разделения постоянных и переменных токов в схеме.

Для анализа работы усилителя используют вход­ную характеристику транзистора

Iб = f(Uбэ) (рис. 102, а) и семейство выходных характеристик IK =f(Uкэ) (рис. 102, б). На рисунке Uбэ напряжение смещения базы, т.е. напря­жение питания базы (при отсутствии сигнала); Uбm = Uвх m — амплитуда синусоидального напряжения сигнала, подавае­мого на базу; Iб0— ток базы при отсутствии сигнала (ток по­коя); Iбm — амплитуда переменной составляющей тока базы; Uкэ — напряжение питания коллектора (напряжение на кол­лекторе при отсутствии сигнала); Uкm- амплитуда перемен­ной составляющей напряжения на коллекторе; ток кол­лектора при отсутствии сигнала (ток покоя коллектора).

Читайте также:  Смерть в и ульянова ленина

Рис. 102. Вольт-амперные характеристики усилителя: входная (а);

При выборе точки покоя на прямолинейном участ­ке проходной характеристики, рис. 102 в и при условии, что напряжения и токи не выходят за пределы линейного участка, можно получить переменную составляющую кол­лекторного тока такой же формы, как напряжение сигнала, подаваемого на базу, т.е. получить неискаженное усиление сигнала. Усиление здесь достигается за счет того, что ток коллектора, образуемый от энергии источника питания, во много раз больше, чем ток базы, а напряжение сигнала на коллекторной нагрузке, определяемое произведением тока на сопротивление нагрузки, также во много раз больше напряжения сигнала, подаваемого на базу.

Основные характеристики усилителя: Амплитудно-частотная характеристика (рис. 103 а) представляет собой зависимость коэффициента усиления Ки от частоты сигнала f

Рис. 103. Амплитудно-частотная (а) и амплитудная (б) характеристики усилителя

Коэффициент усиления уменьшается на нижних частотах вследствие увеличения реактивного сопротивле­ния разделительных конденсаторов Хс = 1 / ωС, включен­ных последовательно в цепях прохождения сигналов.

В результате большая часть напряжения падает на этих конденсаторах и выходное напряжение уменьшается.

Уменьшение коэффициента усиления на верхних частотах объясняется уменьшением реактивного сопро­тивления паразитной емкости, шунтирующей (включенной параллельно) нагрузочное сопротивление на выходе уси­лителя. Эта паразитная емкость обусловлена емкостью монтажных проводов, измерительных приборов или уси­лительных элементов последующих каскадов усилителя.

Уменьшение коэффициента усиления на нижних Кн и верхних Кв частотах по сравнению с коэффициентом усиления на средних частотах К оценивают коэффициен­тами частотных искажений

По частотной характеристике можно определить ширину полосы частот пропускания усилителя, т.е. полосу частот, в пределах которой коэффициент усиления умень­шается не более чем в √2 раз.

Полоса частот пропускания усилителя определяет качество его работы, так как для неискаженного усиления сигналов усилитель должен обеспечивать равномерное усиление всех частотных составляющих сигнала. Так, на­пример, звуковая аппаратура высокого класса имеет поло­су пропускания до 20 кГц, а аппаратура радиосвязи горно­спасателей ограничивается полосой пропускания 300-3000 Гц.

Амплитудная (динамическая) характеристика (рис. 103 б) усилителя представляет собой зависимости вы­ходного напряжения от входного

Сростом входного напряжения Uвх выходное на­пряжение Uвых сначала увеличивается пропорционально, а с некоторого значения Uвx рост Uвых замедляется и прекра­щается. Это объясняется тем, что усиливаемый сигнал начинает выходить за пределы линейного участка проходной характеристики транзистора (рис. 102 в). Действительно, каждый транзистор обладает своим предельно максималь­ным током коллектора, который не возрастает при увели­чении напряжения на базе.

Читайте также:  Двухоборотный плуг для мотоблока нева

По амплитудной характеристике усилителя можно судить о диапазоне входных напряжений, которые он ох­ватывает.

Дата добавления: 2015-05-06 ; Просмотров: 5445 ; Нарушение авторских прав? ;

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Усилительные каскады могут быть построены по трем схемам включения транзистора ОЭ, ОК и ОБ. Наиболее распространенная схема усилительного каскада ОЭ на транзисторе п-р-п типаприведена на рис.6, а.

Переменное напряжение Uвх, задаваемое источником входного сигнала с действующим значением ЭДС Еии внутренним сопротивлением Rи, подводится к входу усилителя через разделительный конденсатор Ср1.Усиленное переменное напряжение, выделяемое на коллекторе транзистора, поступает в нагрузку Rнчерез разделительный конденсатор Ср2. Конденсатор Ср1 препятствует передаче постоянной составляющей напряжения входного сигнала на вход усилителя, которая может вызвать нарушение режима работы транзистора. Конденсатор Ср2 разделяет выходную коллекторную цепь от внешней нагрузки Rн по постоянной составляющей коллекторного тока Iок. В области рабочих частот (для усиливаемого сигнала), сопротивления разделительных конденсаторов Ср1 и Ср2 очень малы и ими пренебрегают.

Режим по постоянному току устанавливается с помощью резисторов R1 и R2. По известным значениям Ек и RK на семействе статических характеристик транзистора строят нагрузочную прямую. Рабочую точку на нагрузочной прямой задают начальным током базы Iоб, которая определяется напряжением смещения между базой и эмиттером, которое подается от общего источника питания Ек с делителя R1R2,

Для улучшения температурной стабильности усилителя используют отрицательную обратную связь по постоянному току через резистор Rэ . Увеличение тока Iб с повышением температуры приводит к увеличению тока Iэ и падения напряжения на резисторе Rэ. При этом напряжение на эмиттере становится более положительным относительно напряжения базы и эмиттерный переход смещается в обратном направлении. Это вызывает уменьшение базового тока Iб, в результате чего ток возвращается к своему первоначальному значению. Для устранения отрицательной обратной связи по переменному току (для усиливаемого входного переменного сигнала) резистор Rэ шунтируют конденсатором Сэ, сопротивление которого на частоте сигнала должно быть незначительным.

Усилительный каскад ОЭ наряду с усилением входного синусоидального сигнала поворачивает его фазу на 180°С, т. е. входное и выходное напряжения усилителя противофазы.

| следующая лекция ==>
Общие понятия об усилителях. | Операционные усилители (ОУ).

Дата добавления: 2015-12-11 ; просмотров: 1525 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

В схеме включения транзистора с общим эмиттером усилитель обеспечивает усиление по напряжению, по току, по мощности. Такой усилитель имеет средние значения входного и выходного сопротивления по сравнению со схемами включения с общей базой и общим коллектором.

В режиме покоя, т.е. при отсутствии входного сигнала (Uвх = 0), постоянный ток IБО под действием ЕК проходит по цепи + ЕК– Э- Б- RБ— -ЕК. Величина этого тока подбором значений RБ задается такой, чтобы транзистор был полуоткрыт, т.е. напряжение на нем составляло бы примерно половину EК. В свою очередь, при большом токе базы транзистор полностью открывается, т.е. его сопротивление между эмиттером и коллектором очень мало, напряжение UЭК почти нулевое, а при IБ = 0 транзистор полностью закрыт, т.е. сопротивление велико и он практически не пропускает ток IК.

Конденсатор Ср1 служит для включения источника переменной входной ЭДС Евх, с внутренним сопротивлением Rвх в цепь базы. Конденсатор связи Ср2 служит для выделения на нагрузке Rн переменной составляющей коллекторного напряжения.

18. Определение начальных условий, обеспечивающих заданный режим работы усилителя с ОЭ

Рассмотрим RC-усилитель в котором транзистор вклю­чен до схеме с общим эмиттером и используется эмиттерная стабилизация начального, режима работы.

Токи в цепи находят по формулам:

Предположим, что iБ = iБ2, тогда:

Предположим, что напряжение питания Ек задано и требуется обеспечить начальный режим работы при задан­ном начальном токе IК Н.

Учитывая, что iЭ » iK:

Выбирается ток iдел делителя напряжения на резисторах R1 и R2, протекающий при отключении базы транзистора от делителя.

Важным параметром является коэффициент усиления усилителя по напряжению, который находят по формуле:

19. Операционные усилители (ОУ): области применения, условное графическое изображение, структурная схема. Назначение элементов структурной схемы

Операционный усилитель (ОУ) – называют вы­сококачественные усилители постоянного тока (УПТ), пред­назначенные для выполнения различных операций над анало­говыми величинами при работе в схеме с отрицательной обратной связью.

Условное графическое обозначение ОУ.

Дата добавления: 2015-04-16 ; просмотров: 366 ; Нарушение авторских прав

Читайте также:

  1. B)Следующие слова употребляются по такому же принципу:hospital university school church
  2. F) содействовать разработке руководящих принципов или руководств, касающихся насилия в отношении женщин, принимая во внимание меры, упомянутые в настоящей Декларации;
  3. I. Государственный стандарт общего образования и его назначение
  4. I. Общие принципы фармацевтической опеки.
  5. I. Первый (и главным) принцип оказания первой помощи при ранениях является остановка кровотечения любым доступным на данный момент способом.
  6. I. Функции государства — это основные направления его деятельности, в которых выражаются сущность и социальное назначение государства в обществе.
  7. II. Основные принципы и правила служебного поведения государственных гражданских служащих Федеральной налоговой службы
  8. II. Получение вращающегося магнитного поля и принцип действия АД.
  9. II. Принципы разработки учебно-методического комплекса дисциплины (УМКД)
  10. II. Режимы работы электротехнических устройств.
Комментировать
0 просмотров
Комментариев нет, будьте первым кто его оставит

Это интересно
Adblock detector