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

51259. БОЛЬНИЧНАЯ ГИГИЕНА (РУКОВОДСТВО К ПРАКТИЧЕСКИМ ЗАНЯТИЯМ) 790.5 KB
  Вопросы гигиены лечебно-профилактических учреждений являются одними из самых существенных в курсе гигиены для студентов лечебного и педиатрического факультетов.
51260. Расчет математического ожидания, среднего квадратического отклонения, дисперсии, с помощью программы Microsoft Excel 33.5 KB
  Так как функция математического ожидания это т оже самое что и функция среднего арифметического то: в пустой ячейке вводим = далее нажимаем fx выбираем функцию СРЗНАЧ выделяем числовые данные нашей исходной таблицы. Вычислить дисперсию: Вводим = далее fx Статистические ДИСП выделить числовые данные...
51261. Финансы - сложная экономическая категория 409.5 KB
  Расширенное воспроизводство включает непрерывное возобновление и расширение производственных фондов, рост валового внутреннего продукта (ВВП) и его главной части – национального дохода, воспроизводство рабочей силы и производственных отношений. Оно осуществляется с использованием товарно-денежных, финансовых и кредитных отношений
51262. Оценка вероятностей, с помощью компьютерных программ Microsoft Excel и Калькулятор 26.5 KB
  Задача работы: оценить вероятность безошибочного написания СМС, которое состоит из 10 символов со 100 нажиманий клавиш, если в 30 случаях нажимания клавиш есть ошибка.
51263. Оценка парных связей между случайными переменными 31 KB
  Просчитать коэффициент корреляции в программе Microsoft Excel: = нажать fx выбрать в поиске всех формул КОРРЕЛ массив1 числа соответствующие обменному пункту №1 массив2 пункту №2.
51265. Построение графа состояний P-схемы 157 KB
  Задание 1. Построить граф состояний P-схемы. Смысл кодировки состояний раскрыть (время до выдачи заявки, число заявок в накопителе и т.д.). На схеме условно обозначены:
51266. Система тонких линз и определение их основных характеристик 91 KB
  Определение фокусных расстояний собирающей и рассеивающей линз и основных характеристик оптических систем составленных из этих линз. Приборы и принадлежности: источник света со щелью в виде стрелки; экран; рейтер и масштабная линейка; набор линз две собирающих и одна рассеивающая; два штатива для установки линз. Теоретические сведения Оптическая сила линзы D величина обратная фокусному расстоянию.
51267. Изучение поляризации отраженного от диэлектриков света 92.5 KB
  Цель работы: изучение свойств света, поляризованного при отражении от диэлектриков; изучение законов поляризации света, поляризованного при отражении от прозрачной среды; изучение методов определения показателя преломления диэлектрика по степени поляризации отраженного света.