24) Общая характеристика транзисторных усилителей. Основные параметры и характеристики транзисторных усилителей (Ku, Rвх, Rвых, f, ачх, фчх, Кн, Кг).

Транзисторные усилители бывают:

1. УНЧ (усилители низкой частоты). Рабочий диапазон частот: 10 Гц- 10 кГц.

Применяются в усилителях звуковой частоты.

2. УПТ (усилитель постоянного тока). Полоса пропускания: 0-100 кГц.

Используются в каналах информации, в системах ЭП, в системах подчиненного регулирования.

3. Широкополосные усилители (f_Н=1 кГц; f_В=1 МГц – 10 МГц; f_В/ f_Н=1,1)

Применяются в полосовых фильтрах, резонансных контурах, усилительных фильтрах

Усилители делятся на: усилители U,I,P.

Усилителем является устройство, регулирующее поток энергии, идущей от источника питания к нагрузке (в соответствии с некоорым законом).

Основные характеристики:

1. Коэффициент усиления

Для получения высокого коэффициента усиления усилители включают в цепочную схему, образуя многокаскадный усилитель .

На практике применяют логорифмический коэффициент усиления в Дб

2)

Возможны 3 режима работы усилителей:

1. режим х.х., когда R_ВХ>>R_ВН, U_ВХ E_ВХ

2. режим короткого замыкания R_ВН>> R_ВХ

3. режим согласования R_ВН= R_ВХ

В режиме согласования от источника забирается максимальная мощность. Те же самые режимы справедливы и для выходной цепи.

3) КПД: , P_ВЫХ – полезная мощность, выделяемая на нагрузке, - мощность источника питания входной цепи + источника питания выходной цепи.

4) Номинальное напряжение – напряжение, при котором на нагрузке выделяется максимальная мощность.

5) Рабочий диапазон частот – полоса рабочих частот усиливаемого сигнала, в которой коэффициент усиления усилителя в допустимых заранее назначенных пределах.

6) Амплитудно – Частотная Характеристика (АЧХ)

7 ) ФЧХ (фазо - частотная характеристика)

8 ) Нелинейные искажения

Т.к. характеристика транзистора является нелинейной, то выходные сигналы отличаются от входных.

Для линеаризации искажений рабочую точку желательно брать на середине линейного участка.

, n – число гармоник кривой усиливаемого напряжения

25. Каскады унч на бт, схемы, характеристики, режимы работы.

Перед тем как подавать на вход усилителя сигнал, подлежащий усилению, необходимо обеспечить начальный режим работы (режим покоя). Он характеризуется постоянными токами электродов транзистора и напряжениями между этими электродами.

Для характеристики проблемы обеспечения начального режима рассматривают 3 схемы:

- с фиксированным током базы

- с коллекторной стабилизацией

- с эмиттерной стабилизацией

На практике 1 схему

26. Каскады унч на пт, схемы, характеристики, режимы работы.

Схемы включения: Перед тем, как подавать на вход усилителя на транзисторе сигнал, подлежащий усилению, необходимо обеспечить начальный режим работы (статический режим, режим по постоянному току, режим покоя). Начальный режим работы характеризуется постоянными токамиэлектродов транзистора и напряжениями м\у этими электродами. Рассмотрим схему с с ОЭ. Тогда начальный режим работы характеризуется положением начальной рабочей точки (НРТ) с координатами (U_{КЭ Н}, I_{К Н}), где U_{КЭ Н} и I_{К Н} – начальное напряжение м\у коллектором и эмиттером и начальный ток коллектора. Для стабильной работы эмиттера стремятся не допускать изменения положения НРТ.

Рассматривают 3 следующие схемы:

• С фиксированным током базы (почти не используют, т.к. при воздействии дестабилизирующих ф-ров (температуры и др.) изм-ся _ст и I’_КО, что изменяет I_н и положение НРТ; и т. к. для каждого значения _ст надо подбирать соотв-ее R_б, что нежелательно);

• С коллекторной стабилизацией;

• С эмиттерной стабилизацией (чаще предпочитают её).

Схема с фиксированным током базы:

В соответствии со вторым законом Кирхгофа:

i_k*R_k+u_кэ-E_k=0.

Отсюда находим ток коллектора i_k:

I_k=(-1/R_k)*u_кэ+(1/R_k)*E_k,

что соответствует линейной зависимости вида y=a*x+b.

Это уравнение описывает линию нагрузки.Изобразим входные хар-ки и линию нагрузки.

В соответствии со вторым законом Кирхгофа

I_б*R_б+u_бэ-E_k=0.

Отсюда находим ток коллектора i_k:

I_б=(-1/R_б)*u_бэ+(1/R_б)*E_k.

Будем пренебрегать напр-ем u_бэ, т.к. обычно u_бэ<< Е_к. Тогда I_б=E_k/ R_б.

Т.О. в этой схеме ток i_б задаётся величинами Е_k и R_б(ток «фиксирован»). При этом I_k=_ст*i_б+I’_КО.

На рис. i_б=i_б2. Y-режим отсечки (I_б=0), а Z- режим насыщения (i_б>=i_б4).

Схема с коллекторной стабилизацией:

Эта схема обеспечивает лучшую стабильность нач. режима. В схеме им. место отриц-ая ОС по напряжению (выход схемы – коллектор транзистора соединён со входом схемы - базой транзистора с пом. сопр. R_б). Напр.: пусть из-за повышения температуры ток i_к начал увеличиваться. Это приведёт к увеличению напряжения u_Rk, уменьшению напр. u_КЭ и уменьшению тока i_б= u_КЭ/ R_б, что будет препятствовать значительному увеличению тока i_к, т. е. Будет осуществляться стабилизация тока коллектора.

Схема с эмиттерной стабилизацией:

Необходимо зафиксировать ток i_Э и через это ток i_К (i_Эi_К). В цепь эмиттера включают резистор R_Э и создают на нём практически постоянное напряжение u_Rэ. При этом оказ-ся, что

i_Э= u_Rэ/ R_Э=const.

Д ля создания требуемого напряжения u_Rэ используют напр-я R₁и R₂. Их выбирают настолько малыми, что величина тока i_б практически не влияет на величину напряжения u_R2. При этом

u_R2=Е_к*R₂/(R₁+R₂)

По второму з-ну Кирхгофа:

u_Rэ=u_R2 –u_бэ.

При воздействии дестабилизирующих ф-ров величина u_бэ изменяется мало, поэтому мало изменяется и величина u_RЭ. На практике обычно напр-е u_RЭ составляет небольшую долю напр-я Е_к.

Режимы работы:(А, АВ, В, С, и D)

RC-усилители обычно работают в режиме А (ток коллектора всегда >0. При этом он увелич-ся или уменьшается в зав-ти от входного сигнала. В режиме В I_КН=0, поэтому ток коллектора м. только увеличиваться . При синусоидальном вх-ом сигнале в цепи коллектора протекают положт-е полуволны тока. Режим АВ явл-ся промежуточным для м/у режимами А и В. В режиме С на вход транзистора подаётся начальное запирающее напряжение, поэтому в цепи коллектора в каждый период вх. сигнала

Ток протекает в течении времени меньшего, чем половина периода. Режимом D называют ключевой режим работы (транзистор нах-ся или в режиме насыщения, или в режиме отсечки).

Каскады УНЧ на ПТ: Рассм-им RC-усилитель на полевом транзисторе с p-n- переходом с общим истоком. Используем транзистор с каналом n-типа.

Для исп-го транзистора нач. напр-е u_ИЗ д. б. положительным. (p-n- переход д. находиться под запир-им напряжением). Для этого в цепь вкл-ют R_И, на к-ом возникает падение напр-я u_Rи от протекания по нему нач-го тока I_ИН. Напр-е u_Rи через резистор R₃ перед-ся на затвор. Т.к. ток затвора ПТ пренебрежимо мал, падение напр-я на сопр-ии R₃ прктически =0, поэтому u_ИЗ= u_Rи. Эту схему называют схемой с автоматическим смещением.

Пусть задан начальный ток стока (I_СН= I_ИН) и нач-е напр-е U_ИЗН м/у источником и затвором. Тогда сопр-е R_И следует выбрать из соотношения

R_И= U_ИЗН/ I_СН (R₃~1Мом).

Эта схема хар-ся повышенной стабильностью нач.режима. Если по к-либо причинам нач.ток стока I_СН начнёт увеличиваться, то это приведёт к увеличению напр-ий U_RИ и U_ИЗ, что будет препятствовать значительному увеличению тока I_СН.

Частотные хар-ки: см. предыдущий вопрос.