Мои Конспекты
Главная | Обратная связь


Автомобили
Астрономия
Биология
География
Дом и сад
Другие языки
Другое
Информатика
История
Культура
Литература
Логика
Математика
Медицина
Металлургия
Механика
Образование
Охрана труда
Педагогика
Политика
Право
Психология
Религия
Риторика
Социология
Спорт
Строительство
Технология
Туризм
Физика
Философия
Финансы
Химия
Черчение
Экология
Экономика
Электроника

АНАЛОГОВА СХЕМОТЕХНІКА



2.1 ПІДСИЛЮВАЧІ. ЗАГАЛЬНІ ВІДОМОСТІ ТА КЛАСИФІКАЦІЯ

 

Електронним підсилювачем називають пристрій, який використовується для підвищення потужності вхідного електричного сигналу. При цьому підсилення малопотужного вхідного сигналу досягається за рахунок енергії зовнішнього джерела живлення значно більшого рівня потужності. Будь-який підсилювач складається з активного підсилювального елемента, джерела живлення та пасивних кіл. Структурна схема підсилювача приведена на рисунку 1

 

 

Рисунок 1 – Структурна схема підсилювача

 

2.2 ПАРАМЕТРИ ПІДСИЛЮВАЧІВ, АМПЛІТУДНА ХАРАКТЕРИСТИКА

 

 

2.3 ЧАСТОТНІ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПІДСИЛЮВАЧІВ

 

Будь-який підсилювач можна описати у вигляді активного чотирьохполюсника. Структурна схема пісилювача представлена на рисунку

Сигнали з складним спектральним складом та складові різних частот будуть підсилюватись неоднаково. Різними будуть і кути зсуву фаз.

Залежність модуля коефіцієнта підсилення від частоти має назву Амплітудно-частотної характеристики(АЧХ). АЧХ підсилювача наведена на рисунку 2

 

 

 

 

Рисунок 2 – Амплитудно – частотные характеристики усилителя:

1, 2 – реальные; 3 – идеальная

 

АЧХ реальних підсилювачів мають загин в області верхніх та нижніх частот. За допомогою АЧХ оцінюють рівень частотних викривлень підсилювача.

Фазочастотна храктеристика (ФЧХ) - залежність зсуву по фазі, між вихідним і вхідним параметрами, підсилювача від частоти. За допомогою ФЧХ оцінюються фазові спотворення, що вносить підсилювач. Фазові спотворення відсутні коли зв'язок між зсувом фаз та частотою є лінійним( пунктирна лінія на рисунку 3). ФЧХ реального підсилювача представлена на рисунку суцільною лінією.

 

 

Рисунок 3 – ідеальна і реальна ФЧХ підсилювача

 

 

2.4 ВИДИ ВИКРИВЛЕНЬ У ПІДСИЛЮВАЧАХ

 

При підсиленні електричних сигналів можуть виникнути нелінійні, частотні і фазові спотворення.

Нелінійні спотворення представляють собою зміну форми кривої коливань що підсилюються, викликане нелінійними властивостями кола, через яку ці коливання проходять. Основною причиною появи нелінійних спотворень в підсилювачі є нелінійність характеристик підсилювальних елементів, а також характеристик намагнічування трансформаторів або дроселів з сердечниками. Поява спотворень форми сигналу, викликаних нелінійністю вхідних характеристик транзистора, ілюструється рис. 11.4

Чим більше нелінійність підсилювача, тим сильніше спотворюється їм синусоїдальна напруга, що подається на вхід. Відомо (теорема Фур'є), що всяка несинусоїдальними періодична крива може бути представлена сумою гармонійних коливань основної частоти і вищих гармонік. Таким чином, в результаті нелінійних спотворень на виході підсилювача з'являються вищі гармоніки, тобто абсолютно нові коливання, яких не було на вході. Ступінь нелінійних спотворень підсилювача зазвичай оцінюють величиною коефіцієнта нелінійних спотворень (коефіцієнта гармонік)

Частотними називаються спотворення, обумовлені зміною величини коефіцієнта підсилення на різних частотах. Причиною частотних спотворень є присутність у схемі підсилювача реактивних елементів - конденсаторів, котушок індуктивності, між електродних ємностей підсилюючих елементів, ємності монтажу і т. д. Залежність величини реактивного опору від частоти не дозволяє отримати постійний коефіцієнт посилення в широкій смузі частот.

Рівень частотних викривлень підсилювача оцінюють за допомогою АЧХ.

АЧХ підсилювача наведена на рисунку 2

 

 

 

Рисунок 2 – Амплитудно – частотные характеристики усилителя:

1, 2 – реальные; 3 – идеальная

 

Фазові спотворення, що вносяться підсилювачем, оцінюються за його фазо-частотною характеристикою, що представляє собою графік залежності кута зсуву фази φ між вхідним і вихідним напругами підсилювача від частоти (рис. 11.6). Фазові спотворення відсутні коли зв'язок між зсувом фаз та частотою є лінійним( пунктирна лінія на рисунку 3). ФЧХ реального підсилювача представлена на рисунку суцільною лінією.

 

2.5 РЕЖИМИ РОБОТИ ПІДСИЛЮВАЛЬНИХ ЕЛЕМЕНТІВ В ПІДСИЛЮВАЛЬНИХ КАСКАДАХ

 

Режим класу А - режим роботи транзисторного каскаду, при якому струм у вихідному колі транзистора тече протягом всього періоду зміни напруги вхідного сигналу

Клас підсилення А має місце при виборі точки спокою р в середній частині навантажувальної характеристики вихідного кола транзистора (рис. 3,5). Цей режим характеризується тим, що форма вихідного сигналу ивих повторює форму вхідного сигналу ивх за рахунок роботи транзистора в активній області без заходу в область насичення та відсічки. При цьому транзистор, як видно з рисунку, працює в лінійній області, що пояснює мінімальні нелінійні спотворення підсилюваного сигналу. В той же час робота підсилювача в класі А характеризується низьким ККД, який теоретично не може перевищувати 0,5

 

 

Клас підсилення В має місце при зміщенні точки спокою р на нижню ділянку лінії навантаження Rк , як показано на рис. 2.3. Це обумовлює суттєве поліпшення енергетичних показників каскаду за рахунок значного (в порівнянні з режимом класу А) зниження потужності, розсіюваній у транзисторі в режимі спокою. Тому клас В кращий для використання в підсилювачах середньої та великої потужності. В цьому режимі значення ККД каскаду можна довести до 0,7 і більше. Разом з тим, в класі В відбувається підсилення лише однієї позитивної (негативної) півхвилі підсилюваного сигналу uвх, і тому вихідний струм ік має переривчастий характер.

Клас підсилення АВ. Режим роботи транзисторного каскаду, при якому струм у вихідному колі транзистора тече більше половини періоду зміни напруги вхідного сигналу, називається режимом підсилення класу АВ.

Таким чином, в режимі підсилення класу АВ . Такий режим роботи знайшов широке застосування при побудові вихідних каскадів підсилювачів потужності, тому що при високому ККД вони забезпечують одержання невеликих спотворень вихідного сигналу.

Графік вихідного струму каскаду в режимі АВ представлено на рис 3

Клас підсилення С. Режим роботи транзисторного каскаду, при якому струм у вихідному колі транзистора тече на інтервалі, меншому половини періоду зміни напруги вхідного сигналу, називається режимом підсилення класу С.

В режимі класу С транзистор більше половини періоду знаходиться в стані відсічки (точка F на рис. 2.2) і його струм мало відрізняється від нуля. Цей режим відповідає розміщенню точки спокою в області відсічки і знаходить широке застосування в потужних резонансних підсилювачах (наприклад, радіопередавальних пристроях). Графік залежності струму від часу у режимі С представлено на рис. 4

 

 

Клас підсилення D. Режим роботи транзисторного каскаду, при якому в усталеному режимі підсилювальний елемент (біполярний транзистор) може знаходитися тільки в стані ввімкнено (режим насичення біполярного транзистора) або вимкнено (режиму відсічки біполярного транзистора), називається ключовим режимом або режимом підсилення класу D.

 

2.6 ПІДСИЛЮВАЛЬНИЙ КАСКАД ЗІ СПІЛЬНИМ ЕМІТЕРОМ

 

Схема заміщення представленна на рисунку 2.9

 

Вхідний опір транзистора визначається за формулою:

Вхідний опір підсилювача визначається за формулою:

Вихідний опір підсилювача:

Коефіцієнт підсилення за напругою:

 

Коефіцієнт підсилення за струмом:

 

 

Вихідна динамічна характеристика підсилювача наведена на рисунку

 

 

2.7 ПІДСИЛЮВАЛЬНИЙ КАСКАД ЗІ СПІЛЬНИМ КОЛЕКТОРОМ( ЕМІТЕРНИЙ ПОВТОРЮВАЧ)

 

Типова схема емітерного повторювача наведена на рисунку:

Навантаження в підсилювачі вмикається в емітерне коло транзистора. Така схема має підвищений вхідний опір і знижений вихідний опір, що дозволяє використовувати її для узгодження або розділення високоомного джерела вхідного сигналу і низькоомного навантаження.

Таким чином, підсилювальний каскад лише повторює вхідну напругу за рівнем напруги і фазою, звідки і назва — емітерний повторювач. Але така схема дає підсилення за струмом і потужністю.

Схема заміщення представлена на рисунку 2.21

 

 

Вхідний опір схеми із СК визначається рівнянням:

Наслідком цього є значне підсилення за потужністю(КР = КІ)

 

 

2.8 ТЕМПЕРАТУРНА СТАБІЛІЗАЦІЯ РЕЖИМУ СПОКОЮ ТРАНЗИСТОРНОГО ПІДСИЛЮВАЧА

Дрейф точки спокою (нуля) підсилювача показано на рисунку 1

 

Для забезпечення температурної стабілізації схеми застосовують кола температурної стабілізаціі

Розглянемо роботу схеми. (Задається R1 I R2 і від температури не залежить)

При зростанні температури транзистора зростає його коєфіцієнт передачі β, це призводить до зростання колекторного струму спокою

 

2.9 ВИБІРКОВІ ПІДСИЛЮВАЧІ З LC-ЗВ'ЯЗКОМ

 

Вибіркові підсилювачі застосовуються при необхідні підсилення сигналу у виділеній смузі частот.

Схема резонансного підсидювача на основі паралельно-коливального контуру, та його АЧХ наведено на рис.1

 

Рисунок 1 Підсилювач з LC-зв'язком на основі паралельно-коливального контуру, та його АЧХ

 

Другим типом резонансного підсилювача є підсилювач на основі послідовно-коливального контуру. Схема підсилювача наведено на рисунку 2

Резистор RЄ в данній схемі забезпечує режим роботи підсилювача за постійним струмом.

 

Рисунок 2 - Підсилювач з LC-зв'язком на основі послідовно-коливального контуру

Повний опір контуру:

 

АЧХ підсилювача подібна до АЧХ підсилювача на основі паралельно-коливального контуру.

 

 

2.10 ВИБІРКОВІ ПІДСИЛЮВАЧІ З RC-ЗВ'ЯЗКОМ

 

Коефіцієнт передачі 2Т-моста

 

 

 

 

2.11 ДВОТАКТНІ КАСКАДИ ПІДСИЛЕННЯ ПОТУЖНОСТІ

 

 

Двотактний підсилювач потужності складається із двох симетричних плечей, що працюють на загальне навантаження. Транзистори у кожному плечі підбираються з максимально близькими характеристиками і працюють в однаковому режимі. Єдиною відмінністю в роботі плечей є противофазність змінних складових вихідних напруг і струмів.

Схема двотактного каскаду підсилення потужності у режимі А представлена на рисунку 1:

Рисунок 1 - Схема двотактного каскаду підсилення потужності у режимі А

 

Трансформаторні каскади в режимі А мають малий ККД і застосовуються, коли необхідно отримати у навантаженні невелику потужність (до 5 Вт) з низьким рівнем нелінійних викривлень.

Для отримання більш високої потужності з високим ККД застосовують Двотактні схеми, що працюють в режимі В. Схема такого підсилюючого каскаду представлена на рисунку 2

 

Рисунок 2 – Двотактний підсилювач потужності у режимі В

 

2.12 ПІДСИЛЮВАЧІ ПОСТІЙНОГО СТРУМУ ЗАГАЛЬНІ ВІДОМОСТІ

 

Підсилювач постійного струму здатний підсилювати вхідний сигнал без порушення співвідношення в ньому постійної та змінної складових.

 

 

2.13 ПАРАЛЕЛЬНО-БАЛАНСНА СХЕМА ПІДСИЛЮВАЧА ПОСТІНОГО СТРУМУ

 

 

2.14

Операційний підсилювач — це аналогова інтегральна схема, яка має, як мінімум, п'ять виводів. Два виводи ОП використовуються як вхідні, один вивід є вихідним, два ін­ших виводи використовуються для вмикання джерела живлення ОП.

 

 

В інженерній практиці здебільшого застосовують підсилювачі напруги. ОП, які випускаються промисловістю, характеризуються великим вхідним, низьким вихідним опорами і дуже високим ко­ефіцієнтом підсилення за напругою.

Якщо уявити ОП ідеальною моделлю, то він повинен мати такі властивості;

коефіцієнт підсилення за напругою наближається до нескін­ченності

вхідний опір наближається до нескінченності ;

вихідний опір наближається до нуля ;

якщо вхідна напруга дорівнює нулю, то вихідна напруга також дорівнює нулю ;




Поиск по сайту:







©2015-2020 mykonspekts.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.