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

30 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

66003. Организация экономического сотрудничества и развития (ОЭСР) 24.2 KB
  ОЭСР была образована в 1961 году по инициативе США на базе Организации европейского экономического сотрудничества которая координировала американскую и канадскую помощь пострадавшим от Второй мировой войны европейским странам в рамках плана Маршалла.
66005. Европейский банк реконструкции и развития, Европейский инвестиционный банк, Европейский центральный банк, Европейская экономическая комиссия Организации Объединенных Наций, Европейская ассоциация свободной торговли, Европейское экономическое пространство 189.5 KB
  О ЕБРР Европейский банк реконструкции и развития является международной финансовой организацией которая финансирует проекты в 29 странах от Центральной Европы до Центральной Азии. для стран Центральной и Юго-Восточной Европы а также Восточной Европы и Кавказа указав что дальнейшее ухудшение...
66006. Понятие, сущность, возможности СЭЗ 30.02 KB
  Такие зоны создаются для решения внешнеторговых общеэкономических социальных и научно-технических проблем. По оценкам западных специалистов к 2010 году через различные свободные экономические зоны будет проходить до 30 мирового товарооборота.
66007. Бюжетная политика 13.79 KB
  От качества федерального бюджета заложенных в него параметров зависят и уровень социальной защиты граждан и инвестиционные возможности государства и степень влияния России на международной арене и даже предпринимательская активность граждан.
66009. Финансовая система России 31.78 KB
  Государственный и банковский кредит все вышеозначенные институты относят к централизованным финансам которые используются для регулирования экономики и социальных отношений на макроуровне; Финансы хозяйствующих субъектов и отраслей относящиеся к децентрализованным финансам...
66010. Государственные предприятия, государственные корпорации, объединения предприятий, дочерние и зависимые общества 59 KB
  Все они направлены на использование преимуществ крупного капитала но отличаются друг от друга: Конкретными стратегическими целями и текущими задачами которые ставятся объединением ; Структурой участников; Установленными имущественными и правовыми отношениями; Понятие и сущность...