- •1. АЭУ. ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ
- •1.1. Назначение, область применения, классификация аналоговых
- •1.2. Усилитель как основной элемент АЭУ
- •1.3. Классификация усилителей
- •1.4. Параметры усилителей
- •1.4.1. Выходные и входные данные
- •1.4.2. Коэффициенты усиления
- •1.4.3. Частотная и фазовая характеристики
- •1.4.4. Переходная характеристика
- •1.4.5. Линейные искажения
- •1.4.7. Помехи и собственные шумы в АЭУ
- •1.4.8. Амплитудная характеристика
- •1.4.9. Нелинейные искажения
- •1.4.10. Потребляемая мощность и коэффициент полезного действия
- •2. УСИЛИТЕЛЬ (АЭУ) КАК ЧЕТЫРЕХПОЛЮСНИК
- •2.1. Основные определения
- •2.1.1. Четырехполюсники, их параметры и эквивалентные схемы
- •2.1.2. Определение показателей усилителя через параметры
- •2.2. Использование обратной связи в АЭУ
- •2.2.1. Виды обратной связи
- •2.2.2. Использование параметров четырехполюсника для описания
- •2.2.3. Коэффициент петлевого усиления и глубина обратной связи
- •2.2.4. Влияние обратной связи на коэффициент сквозного усиления
- •2.2.6. Влияние обратной связи на стабильность усилителя
- •3. РАБОТА АКТИВНОГО ЭЛЕМЕНТА В УСИЛИТЕЛЬНОЙ СХЕМЕ
- •3.1. Схемы включения биполярных транзисторов
- •3.1.2. Включение биполярного транзистора по схеме с общей базой
- •3.2. Схемы включения полевых транзисторов
- •3.2.1. Общие сведения
- •3.2.2. Включение полевого транзистора по схеме с общим истоком
- •3.2.3. Включение полевого транзистора по схеме с общим затвором
- •3.2.4. Включение полевого транзистора по схеме с общим стоком
- •3.3. Режимы работы активных элементов
- •3.3.1. Общие положения
- •3.3.2. Режим А
- •3.3.3. Режим В
- •3.3.4. Режим С
- •3.3.5.Режим D
- •3.4. Цепи питания активных элементов
- •3.4.1. Общие положения
- •3.4.2. Подача смещения фиксированным током базы
- •3.4.3. Подача смещения фиксированным напряжением базы
- •3.4.4. Эмиттерная стабилизация
- •3.4.5. Коллекторная стабилизация
- •3.4.7. Цепи питания полевых транзисторов
- •4. КАСКАДЫ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОГО УСИЛЕНИЯ
- •4.1. Общие сведения
- •4.2. Транзисторный резисторный каскад
- •4.2.1. Частотная характеристика. Область средних частот
- •4.2.2. Частотная характеристика. Область нижних частот
- •4.2.3. Частотная характеристика. Область верхних частот
- •4.3. Резисторный каскад на полевом транзисторе
- •4.3.1. Принципиальная и общая эквивалентные схемы
- •4.3.2. Частотная характеристика. Область средних частот
- •4.3.3. Частотная характеристика. Область нижних частот
- •4.3.4. Частотная характеристика. Область верхних частот
- •4.4. Широкополосные каскады и коррекция частотных характеристик
- •4.4.1. Общие положения
- •4.4.2. Влияние цепи RЭ,CЭ (RИ,CИ) на работу резисторного каскада
- •4.4.3. Высокочастотная индуктивная коррекция
- •4.4.4. Низкочастотная коррекция
- •4.5. Трансформаторный каскад
- •4.5.1. Эквивалентная схема трансформатора
- •4.5.3. Поведение трансформаторного каскада в области низких частот
- •4.5.4. Поведение трансформаторного каскада в области высоких частот
- •4.6. Специальные схемы каскадов предварительного усиления
- •4.6.1. Каскодный усилитель
- •4.6.2. Усилитель с распределенным усилением
- •4.6.3. Повторители напряжения с улучшенными характеристиками
- •4.6.4. Дифференциальный каскад
- •4.6.5. Усилитель с динамической нагрузкой
- •5. КАСКАДЫ МОЩНОГО УСИЛЕНИЯ
- •5.1. Общие сведения
- •5.2. Однотактные усилители мощности
- •5.3. Двухтактные усилители мощности. Общие сведения
- •5.4. Двухтактная схема усилителя мощности
- •5.5. Бестрансформаторные усилители мощности
- •6. УСИЛИТЕЛИ ПОСТОЯННОГО ТОКА
- •6.1. Основные свойства усилителей постоянного тока
- •6.2. Усилители постоянного тока прямого действия
- •6.3. Усилители постоянного тока с преобразованием
- •6.4. Реактивные усилители
- •7. УСИЛИТЕЛИ С ОБРАТНОЙ СВЯЗЬЮ
- •7.1. Устойчивость усилителей с обратной связью
- •7.2. Критерий устойчивости Найквиста
- •7.3. Многокаскадные усилители с обратной связью
- •7.5. Паразитные обратные связи и борьба с ними
- •8.1. Общие положения
- •8.2. Основные параметры ОУ
- •8.3. Основные схемы включения ОУ с ООС
- •8.3.1. Инвертирующий усилитель
- •8.3.2. Неинвертирующее включение ОУ
- •8.3.3. Инвертирующий сумматор сигналов
- •8.3.4. Интегрирующий усилитель
- •8.3.5. Активные фильтры на базе ОУ
- •8.3.6. Логарифмирующий и антилогарифмирующий усилители
- •9. РЕГУЛИРОВКИ В УСИЛИТЕЛЯХ
- •9.1. Общие положения
- •9.2. Регулировка усиления
- •9.3. Регулировка тембра
- •9.3.1. Общие положения
- •9.3.2. Пассивные регуляторы тембра
- •9.3.3. Активные регуляторы тембра
Частоты среза f1 и f2 задаются двумя частотно-зависимыми цепями R1C1
и R2С2:
f |
= |
1 |
|
; |
f |
|
= |
1 |
|
|
. |
(8.30) |
2πR C |
|
2πR |
C |
|
||||||||
1 |
|
|
|
2 |
|
2 |
|
|
||||
|
|
1 |
1 |
|
|
|
|
2 |
|
|
|
Оба ската частотной характеристики (рис. 8.13, б) имеют крутизну спада 6дБ/окт.
8.3.6. Логарифмирующий и антилогарифмирующий усилители
Логарифмирование является нелинейной функцией, и ее выполнение осуществляется с помощью нелинейной обратной связи, вводимой в ОУ путем включения в нее элемента, имеющего нелинейную характеристику. Обычно в качестве такого элемента используется полупроводниковый диод или эмиттерный переход биполярного транзистора. Схема логарифмического усилителя на ОУ с полупроводниковым диодом представлена на рис. 8.14, а. В диапазоне изменения токов диода в пределах четырех – пяти порядков его вольт-амперная характеристика с достаточно высокой точностью аппроксимируется следующим выражением:
|
|
|
UД |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ϕ |
|
|
|
, |
(8.31) |
||
|
IД = IОБ e |
|
T −1 |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
где |
IД – прямой ток диода; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
IОБ – обратный ток диода; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
UД – напряжение на открытом переходе; |
|
|
|
|||||
|
φT = 26 мВ – температурный потенциал. |
|
|
|
|||||
|
Считая, что без особых погрешностей можно пренебречь единицей в |
||||||||
скобках, найдем напряжение на диоде UД: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
UД = ϕT ln |
|
IД |
. |
|
|
(8.32) |
||
|
|
|
|
|
|||||
|
|
IОБ |
|
|
|
263
Как известно, напряжение на элементе обратной связи при инвертирующем включении ОУ, взятое с обратным знаком, равно выходному напряжению u2= - UД. В свою очередь ток через диод не отличается от входного тока
|
iВХ = IД = u1 . |
(8.33) |
|
|
|
R |
|
|
D |
|
R |
|
R |
|
D |
u1 |
u2 |
u1 |
u2 |
|
а |
|
|
б |
|
|
|
|
|
Рис. 8.14 |
|
Отсюда |
|
|
|
|
|
u2 = −uD = −ϕT ln |
ID |
= −ϕT ln |
u1 |
= −ϕT (ln u1 −ln IOБR)≈ −ϕT ln u1 . (8.34) |
|
IOБ |
IOБR |
||||
|
|
|
В полученном выражении пренебрегли lnIОБR из-за незначительной величины обратного тока диода IОБ. Таким образом, выходное напряжение схемы (см. рис. 8.14, а) определяется логарифмом входного напряжения lnu1, умноженным на постоянный множитель φТ.
Обратное преобразование – антилогарифмирование выполняется также с помощью нелинейных свойств полупроводникового диода. Сопротивление R и диод D в этом случае меняются местами (рис. 8.14, б). Входной ток, протекающий через диод, определяется выражением (8.31), в котором без особых погрешностей можно пренебречь единицей, стоящей в скобках. Тогда выходное напряжение определится следующим выражением:
|
UД |
|
u1 |
|
|
u2 = −IДR = −RIOБe ϕT |
= RIOБeϕT . |
(8.35) |
264