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

29 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

16826. ЭНЕРГОЕМКОСТЬ ТРАНСПОРТНЫХ СИСТЕМ КАРЬЕРОВ: ОЦЕНКА И ПЕРСПЕКТИВЫ 328 KB
  ЭНЕРГОЕМКОСТЬ ТРАНСПОРТНЫХ СИСТЕМ КАРЬЕРОВ: ОЦЕНКА И ПЕРСПЕКТИВЫ Авторы: Ворошилов Г. А. главный инженер ОАО Институт Уралгипроруда.; Лель Ю. И. д.т.н. проф. зав. кафедрой разработки месторождений открытым способом Уральского государственного горного университета. ...
16827. Геологические особенности техногенных золотосодержащих минеральных образований хвостов обогащения золотоизвлекательной фабрики AGRC и геотехнология их рациональной переработки 605.45 KB
  Нарсесян Сурен Саакович Геологические особенности техногенных золотосодержащих минеральных образований хвостов обогащения золотоизвлекательной фабрики AGRC и геотехнология их рациональной переработки Автореферат диссертации на соискание ученой степе
16828. Золотопромышленность, добыча полезных ископаемых 77.24 KB
  Золотопромышленность добыча полезных ископаемых М.В. Шиловский История открытия и формирования основных центров по добыче золота в Сибири целиком укладывается в рамки ХIХ в. В 1812 г. русским подданным было разрешено разрабатывать серебряные и золотые руды на Ура
16829. Организация защиты населения в военное время. Медицинское обеспечение мероприятий гражданской обороны 246 KB
  Рассмотреть вопросы организации защиты населения в период подготовки к возможным боевым действия и в военное время. Изучить коллективные средства защиты (убежища, противорадиационные укрытия, простейшие), их классификацию, тактико-технические характеристики, санитарно-гигиенические характеристики
16830. Сложные типы данных 218 KB
  Лекция 3 2.4. Сложные типы данных Сложные типы данных характеризуются типами их компонентов и методом их объединения. К сложным структурированным составным типам данных агрегатам относят массивы записи множества и файлы. Массивы Массив это nмерная совоку...
16831. Организация обработки данных 1.3 MB
  Лекция 4 6. Организация обработки данных Как правило в программах не удается ограничиться операторами присваивания. Для большинства реально используемых алгоритмов характерна широкая разветвленность процесса вычислений. При этом в зависимости от конкретных исходн...
16832. Ввод-вывод данных Основные виды работ с файлами любых типов. Основные понятия. Классификация файлов 179.5 KB
  Лекция 5 Вводвывод данных Основные виды работ с файлами любых типов. Основные понятия. Классификация файлов В системах обработки больших объемов информации данные хранятся не в ОП а во внешней памяти ВП на внешних запоминающих устройствах например на жестком м
16833. Вывод данных в текстовый файл 404 KB
  Лекция 6 Вывод данных в текстовый файл Процедуры Write и Writeln Вывод данных в текстовый файл осуществляется в основном для просмотра и подготовки к печати результатов работы программы. Вывод данных производится с помощью процедур Write и Writeln. С их помощью можно выводить...
16834. Модульное программирование 222.5 KB
  Лекция 7 1. Модульное программирование Основные понятия Принцип модульности оказывает наиболее сильное влияние на дисциплину мышления при решении задач. Он состоит в декомпозиции первоначального задания в связную систему подзадач и является основным методом в н