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

11761. Математичні методи дослідження операцій 2.36 MB
  ВСТУП Дослідження операцій це розділ прикладної математики що займається побудовою математичних моделей реальних задач і процесів економічних соціальних технічних військових і таких інших їх аналізом і застосуваннями. Більшість цих моделей повязані з отри...
11762. Розробка програмного забезпечення автоматизованого дослідження операцій про оптимальне планування асортименту продукції верстатобудівельного заводу 3.97 MB
  Вступ [2] 1. Теоретичні основи дослідження операцій [2.1] 1.1 Завдання на розробку програмного забезпечення [2.2] 1.2 Основні поняття дослідження операцій [2.3] 1.3 Метод послідовного покращення плану перший алгоритм [2.4] 1.4 Задачі лінійного прогр...
11763. Математические методы исследования операций 2.73 MB
  МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ к изучению курса и выполнению контрольной работы по дисциплине Математические методы исследования операций для студентов специальности 7.080404 Интеллектуальные системы принятия решений заочной ускоренной формы обучения УДК Ме...
11764. Методические указания к выполнению лабораторных работ по дисциплине Математические методы исследования операций 2.62 MB
  Методические указания к выполнению лабораторных работ по дисциплине Математические методы исследования операций для студентов специальностей направления подготовки Компютерные науки дневной ускоренной формы обучения УДК Мето...
11765. Задачі лінійного цілочислового програмування 1.27 MB
  Лабораторна робота № 6 Задачі лінійного цілочислового програмування Короткі теоретичні відомості 21. МЕТОД ГОМОРІ РОЗВЯЗУВАННЯ ЗАДАЧ ЛІНІЙНОГО ЦІЛОЧИСЛОВОГО ПРОГРАМУВАННЯ Розглянемо задачу лінійного цілочислового програ
11766. Тема 1. Двоїстий та модифікований симплекс-метод. Блочні задачі ЛП 876 KB
  Двоїстий та модифікований симплексметод. Блочні задачі ЛП Пряма та двоїста задачі лінійного проґрамування. Звязок між розвязками прямої та двоїстої задач. Отримання оптимального розвязку двоїстої задачі за допомогою симплексметоду. Економічна інтерп
11767. Транспортна задача лінійного проґрамування 656.5 KB
  Транспортна задача лінійного проґрамування. Математична та змістовна постановка транспортної задачі. Методи знаходженння початкового опорного плану транспортної задачі. Метод потенціалів. Розвязування транспортних задач з ускладненнями в постановці....
11768. НЕЛІНІЙНЕ ПРОГРАМУВАННЯ. ГРАФІЧНИЙ МЕТОД 609.85 KB
  на тему НЕЛІНІЙНЕ ПРОГРАМУВАННЯ. ГРАФІЧНИЙ МЕТОД. Мета роботи: ознайомлення з задачами нелінійного програмування набуття навиків їх розвязку та аналізу графічним методом вивчення та оволодіння навичками адресації та роботи з формулами в таблицях в Еxcel вивчення т
11769. Розв’язання лінійних оптимізаційних задач за замовленням та при умовних вхідних даних 132.69 KB
  Звіт до лабораторної роботи № 6 Розвязання лінійних оптимізаційних задач за замовленням та при умовних вхідних даних. з курсу Математичні методи дослідження операцій Мета роботи: Вивчити методологію розвязання задач з призначенням критері