22371

Режимы работы усилительных устройств

Лекция

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Рабочую точку выбирают в середине проходной динамической характеристики каскада рис. Рис. Характеристики и сигналы в усилителе работающем в режиме А Режим используют в предварительных каскадах усиления. Рабочую точку задаем в начале проходной характеристики рис.

Русский

2013-08-04

626.5 KB

35 чел.

Лекция 7

Содержание лекции

Режимы работы усилительных устройств. Выходной трансформаторный каскад. Двухтактный трансформаторный каскад усиления мощности. Бестрансформаторные усилители мощности

7.1. Режимы работы усилительных устройств

Режимы работы определяются подаваемым смещением на базу биполярного транзистора (БТ). Различают режимы А,B,С,D,АB.

Режим А. Рабочую точку выбирают в середине проходной динамической характеристики каскада (рис.12.1); при этом ток в выходной цепи протекает в течение всего периода выходного сигнала. Режим характеризуется минимальными нелинейными искажениями. В этом режиме большой ток покоя IK0, а следовательно, низкий КПД, который составляет 20-30%.

Рис.7.1. Характеристики и сигналы в усилителе, работающем в режиме А

Режим используют в предварительных каскадах усиления.

Режим В. Рабочую точку задаем в начале проходной характеристики (рис.12.2), при этом ток в выходной цепи протекает в течение половины периода выходного сигнала.

Ток течет в выходной цепи только полпериода. КПД достаточно высок и составляет 60-70%. Т.к. используем начало характеристики (а оно нелинейно), то большие нелинейные искажения. Режим используют только в двухтактных схемах усиления.

Рис.7.2. Характеристики и сигналы в усилителе, работающем в режиме В

Рис.7.3. Характеристики и сигналы в усилителе, работающем в режиме С

Режим С. Рабочую точку (рис.12.3)  выбирают левее начала координат проходной динамической характеристики. Угол отсечки    Θ< 900. КПД высок (η≈ 90%), т.к. ток покоя IК0≈ 0. Т.к. используем начало характеристики, то большие  нелинейные искажения. Применяют в ВЧ усилителях мощности совместно с резонансными устройствами, позволяющими выделять в результирующем сигнале 1-ю гармонику входного сигнала.   

Режим D. Импульсный режим. Транзистор работает как электронный ключ, т.е. он либо открыт, либо закрыт. Гармонические сигналы усиливать не может. Используют в импульсных усилителях мощности. КПД ≈ 95%.

Режим АВ. Угол отсечки  . Это промежуточный режим между режимами А и В. Используют для уменьшения нелинейных искажений усиливаемого сигнала, которые возникают на начальном участке  ВАХ  биполярного транзистора.


7
.2. Выходной трансформаторный каскад

Режим А (рис. 7.4)

Если подключить трансформатор, то, как правило, путем подбора числа витков во вторичной и первичной обмотках можно согласовать большое выходное сопротивление каскада и малое входное сопротивление нагрузки. Это осуществляется выбором коэффициента трансформации, т.е. трансформатор является элементом согласования нагрузки.

    Если положить, что Р1  ≈ Р2 , то    ,        а       и тогда

,   т.е.   .

Схема малоэкономична. Используется в многоканальной связи, т.к. нагрузка не связана с корпусом.

Рис.7.4. Схема выходного трансформаторного каскада (режим А)

Рис. 7.5. Схема двухтактного трансформаторного каскада усиления мощности

Рис.7.6. Искажения формы сигналов в двухтактном усилителе

Рис. 7.7.  Схема двухтактного трансформаторного каскада усилителя мощности со смещением

7.2. Двухтактный трансформаторный каскад усиления мощности (рис. 7.5)

В реальной схеме подают напряжение смещения на базу. При отсутствии дополнительного смещения на базе каждый транзистор будет открываться, начиная с некоторого порогового напряжения    0,5 В. Кроме того, из-за начальных участков характеристик транзисторов будут искажены формы выходных сигналов (рис. 7.6).

Для устранения искажений типа “ступенька” образуют смещение как в схеме на рис.7.7.

В настоящее время такие трансформаторные выходные каскады практически не применяются из-за больших габаритов и веса и больших частотных искажений.

В широкой частотной полосе схема плоха. В связи с появлением транзисторов большой мощности в последнее время используют в основном бестрансформаторные усилители мощности.  

7.3. Бестрансформаторные усилители мощности (рис. 7.8)

Рис. 7.8. Схема двухтактного бестрансформаторного усилителя мощности

Построены на комплементарных транзисторах. В этих схемах проявляется эффект ступеньки. Чтобы устранить эффект ступеньки, нужно на базы БТ подать небольшое смещение (  0,5 В). Это достигается путем введения делителя (из резисторов или диодов). Схемы с делителями приведены на рис.7.9.

Рис.7.9. Схемы двухтактных бестрансформаторных усилителей мощности с  делителями напряжения

Если использовать один тип проводимости БТ, то нужен фазорасщепляющий каскад, который мы уже рассмотрели (см.рис.6.3). Схема усилителя на биполярных транзисторах одного типа проводимости приведена на рис.7.10.

Рис.7.10. Схема двухтактного бестрансформаторного усилителя мощности с  транзисторами одной проводимости

7.4. Усилитель мощности с одним источником питания (рис.7.11)

Рис.7. 11. Схема двухтактного бестрансформаторного усилителя мощности с одним источником питания

В схеме возникают большие частотные искажения, поэтому обычно вводят ООС. Величину емкости С  рассчитывают, учитывая величину RН и частоту fН  усиливаемого сигнала.

Контрольные вопросы и задания

    1.Сравните режимы классов А, В и АВ по величине выходной мощности, кпд, нелинейных искажений.

     2.В каком режиме (А или В) работают транзисторы усилителей мощности, приведенных на рис. 7.12?

Рис.7.12

Почему для питания транзисторов схемы, которая приведена на рис. 7.12, а, необходимо двухполярное  напряжение питания? Какую роль выполняет конденсатор Сo в схеме на рис. 7.12, б?

    3.Можно ли на выходе усилителей мощности (рис. 7.12, а, б) получить сигнал, больший по абсолютному значению, чем входной? Изменится ли фаза входного сигнала при прохождении через усилитель?

    4.Какое максимальное выходное напряжение при Ек = 10 В можно получить:

                         а) в схеме рис. 7.12, а;

                         б) в схеме рис. 7.12, б?.

Остаточным напряжением открытого транзистора можно пренебречь.

5.На вход усилители мощностиис. 7.12, а), работающего на нагрузку Rн=9.2 Ом, поступает гармонический сигнал с амплитудой Uвх=10 В. Определить мощность, отдаваемую схемой в нагрузку, приняв максимальное напряжение на эмиттерном переходе открытого транзистора Uбэ max=0.8 В.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

41209. Финансовый анализ как инструмент управления финансово-хозяйственной деятельностью предприятия 195 KB
  Сущность содержание финансового анализа и его место в системе экономических знаний 1. Предмет метод объекты и субъекты финансового анализа 1. Классификация методов и процедур финансового анализа Финансовый анализ как инструмент управления финансовохозяйственной деятельностью предприятия Финансовый анализ являясь неотъемлемым компонентом комплексного экономического анализа хозяйствующего субъекта представляет собой процесс идентификации сбора обработки и использования разнообразной официальной и неофициальной внутренней и внешней...
41211. Информационное обеспечение АСУВ 73.5 KB
  Понятие информации и ее классификация Для принятия правильного решения руководитель перерабатывает информацию. Это приводит к тому что в ряде случаев объем информации поступающей оператору превышает его физические возможности по ее переработке и использованию. Очевидно что в таких условиях управление предприятием затруднено а рост объемов информации может привести к не обеспечению оперативной работы СУ. Поэтому все большее значение приобретает рационализация потоков информации автоматизация ее обработки в СУ.
41212. «СЕМАНТИЧЕСКИЕ ПОЛЯ» И ИХ ОБЪЕКТИВНОЕ ИЗУЧЕНИЕ 445.5 KB
  Выготским обозначили термином значение слова. Однако этим не исчерпывается анализ реальной психологической структуры слова. Как мы уже говорили выше каждое слово возбуждает целую сложную систему связей являясь центром целой семантической сети актуализирует определенные семантические поля которые характеризуют важный аспект психологической структуры слова. Под внутренними ассоциативными связями понимаются те связи которые вызываются включением слова в определенную категорию собака животное стул мебель дуб дерево.
41213. РОЛЬ РЕЧИ В ПРОТЕКАНИИ РЕГУЛИРУЮЩАЯ ФУНКЦИЯ РЕЧИ И ЕЕ РАЗВИТИЕ 154 KB
  Необходимо выйти за пределы организма и посмотреть как волевые процессы формируются в развитии конкретной деятельности ребенка и в его общении со взрослыми. Выготского объясняющая организацию волевого акта основана на анализе речевого развития ребенка. Предъявляя ребенку эти речевые инструкции мать перестраивает его внимание: выделяя названную вещь из общего фона она организует с помощью своей речи двигательные акты ребенка. Поэтому истоками произвольного акта является общение ребенка со взрослым причем ребенок сначала должен...
41214. ВНУТРЕННЯЯ РЕЧЬ И ЕЕ МОЗГОВАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ 76 KB
  Сначала регуляция поведения собственной речью ребенка требует его развернутой внешней речи затем речь постепенно свертывается превращаясь во внутреннюю речь. Таким путем формируется тот сложный процесс самостоятельного волевого акта который по существу является подчинением действия ребенка уже не речи взрослого а его собственной речи которая носит сначала развернутый а затем свернутый внутренний характер. попытаться дать анализ того как формируется внутренняя речь ребенка имеющая регулирующую функцию и какова структура этой...
41215. СИНТАКСИЧЕСКАЯ И СЕМАНТИЧЕСКАЯ СТРУКТУРА ФРАЗЫ 104.5 KB
  Чем определяется переход от отдельных слов к фразам которые составляют основную единицу целого высказывания Мы уже сказали о том что если изолированное слово обозначает предмет действие или качество и обобщает его т. Однако подобные предположения лишь подчеркивают своеобразие тех процессов которые обеспечивают порождение фразы. Потребовалось длительное время чтобы понять процесс порождения целой фразы этой единицы речевого сообщения.
41216. РАЗВЕРНУТОЕ РЕЧЕВОЕ СООБЩЕНИЕ И ЕГО ПОРОЖДЕНИЕ 95.5 KB
  С одной стороны мы рассмотрим психологический путь формирования речевого высказывания от мысли через внутреннюю схему высказывания и внутреннюю речь к развернутой внешней речи из которой и состоит речевая коммуникация. С другой стороны мы остановимся на анализе того как протекает процесс восприятия и понимания речевого высказывания который начинается с восприятия развернутой речи собеседника и через ряд ступеней переходит к выделению существенной мысли а затем и всего смысла воспринимаемого высказывания. Таким образом предметом...
41217. ОСНОВНЫЕ ФОРМЫ РЕЧЕВОГО ВЫСКАЗЫВАНИЯ 82 KB
  Мы посвятили прошлую лекцию анализу основных этапов формирования речевого высказывания или что то же самое психологическому анализу процесса порождения развернутой внешней речи. Как известно существуют две формы развернутой внешней речи: это устная речь с одной стороны и письменная речь с другой. Центральным вопросом психологического исследования структуры этих видов речи будет вопрос о том как в каждой из них соотносятся языковые синсемантические и внеязыковые...