Радиотехнические устройства. Струтурные схемы

Структурная схема усилительного устройства

        При решении многих инженерных задач, например при измерении электрических и неэлектрических величин, контроле и автоматизации технологических процессов, построении радиотехнических устройств и медицинских приборов, возникает необходимость в усилении электрических сигналов. Для этой цели служат электронные усилители - устройства, позволяющие увеличить мощность электрического сигнала без изменения его формы и частотного спектра. Увеличение мощности сигнала происходит за счет энергии источника питания.

        Ко входу усилителя подключается источник сигнала (Ec,Rc) к выходу - нагрузка Rн (рис. 1.1).

Рис. 1.1- Структурная схема усилительного устройства

Классификация электронных усилителей

Амплитудно-частотная и фазочастотная характеристики определяют возможности по усилению гармонических колебаний различных частот. Из-за наличия в усилителе реактивных элементов (в том числе и паразитных), сопротивление которых зависит от частоты, коэффициент передачи такого усилителя зависит от частоты. Об искажениях усиливаемого импульсного сигнала (например, в видеоусилителях) можно судить по переходной характеристике усилителя.

Переходной характеристикой h ( t ) усилителя называют реакцию усилителя на входное воздействие в виде единичного скачка (ступеньки) тока или напряжения

Линейные и нелинейные искажения Хотя усилители должны усиливать сигналы без искажений, в действительности формы входного и выходного колебаний в точности не совпадают. Уровень искажений формы сигналов оценивается коэффициентами искажений. Искажения сигнала разделяют на линейные и нелинейные.

Амплитудная характеристика

Для получения необходимого усиления используют многокаскадные усилители, в которых каждый последующий каскад подключен к выходу предыдущего. Так, усилитель, предназначенный для воспроизведения звукового сигнала в телевизоре или радиоприемнике, содержит несколько каскадов предварительного усиления и выходной каскад.

Положение рабочей точки может быть задано либо приложением напряжения смещения U0, либо фиксацией постоянной величины тока I0.

Обратной связью (ОС) называют подачу части (или всего) выходного сигнала усилителя на его вход. Обычно ее специально вводят для целенаправленного изменения характеристик усилительного устройства. Однако иногда она возникает самопроизвольно. Такую обратную связь называют паразитной.

Влияние ООС на стабильность коэффициента усиления

В усилителе без обратной связи при большом входном сигнале искажается форма выходного сигнала и в выходном напряжении, помимо основной гармоники, появляются высшие гармонические составляющие. При введении ООС высшие гармоники через звено обратной связи подаются на вход усилителя и усиленными вычитаются из выходного напряжения усилителя

Амплитудно-частотная характеристика усилителя с ОС

Частотный критерий устойчивости усилителя с обратной связью.Запасы устойчивости по амплитуде и по фазе

Пример расчета характеристик усилителя с ООС

Способы включения биполярного транзистора В схемах усилителей используется активный режим работы биполярных транзисторов, когда эмиттерный переход смещен в прямом, а коллекторный переход - в обратном направлении.

Характеристики транзистора при включении с общей базой

Характеристики транзистора при включении с общим эмиттером Т-образная схема замещения транзистора при включении с общей базой В электронных схемах на электроды транзистора подают постоянные питающие напряжения, задавая таким образом положение рабочей точки на его ВАХ. Если при этом на усилительный элемент поступает еще и переменное напряжение входной сигнал, то по отношению к этому сигналу он ведет себя как активный четырехполюсник.

Т-образная схема замещения транзистора при включении с общим эмиттером

Н-параметры транзистора и их связь с параметрами физической эквивалентной схемы

Определение h -параметров по характеристикам транзистора

 Полевыми или униполярными транзисторами называются полупроводниковые приборы, в которых регулирование тока производится изменением проводимости проводящего канала с помощью электрического поля, перпендикулярного направлению тока.

Стандартный набор ВАХ полевых транзисторов отличается от набора ВАХ биполярных транзисторов прежде всего потому, что у полевых транзисторов отсутствуют входные токи, а значит, и входные характеристики.

Эквивалентные схемы замещения полевых транзисторов

Принцип работы и назначение элементов простейшего каскада УНЧ по схеме с общим эмиттером

Нагрузочные прямые постоянного и переменного тока На выходных характеристиках транзистора точка покоя А, соответствующая выбранному значению тока базы, лежит на нагрузочной прямой постоянного тока . Её координаты обозначены как I0 и U0. Нагрузочная прямая постоянного тока проходит через точку Е на оси абсцисс и точку Е / RК на оси ординат в соответствии с уравнением второго закона Кирхгофа для коллекторной цепи

Анализ каскада в области средних частот

На нижних частотах возрастает сопротивление разделительных конденсаторов С1 и С2 (их уже нельзя считать закороченными, как на средних частотах), вследствие чего образуются делители напряжения во входной и выходной цепях усилительного каскада.

В области верхних частот учитывают влияние емкости коллекторного перехода СК и инерционность процесса рекомбинации неосновных носителей, отражаемую комплексным коэффициентом передачи тока базы

Результирующие характеристики каскада

Вернуться на Главную