Файл: Ответ Аналоговые электронные устройства (аэу) Аналоговые электронные устройства (.docx
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 07.11.2023
Просмотров: 149
Скачиваний: 2
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
СОДЕРЖАНИЕ
, использование обратной связи и корректирующие цепи
Методы повышения ширины полосы пропускания усилителей:
1\ Расширение полосы пропускания в области низких частот
2\ Расширение полосы пропускания в области высоких частот
Широкополосные соединения каскадов. Принципы расширения полосы пропускания при таких соединениях.
Ответ
Широкополосные усилители. Методы расширения полосы пропускания с использованием обратных связей.
Ответ
Широкополосными усилителями называют устройства обеспечивающие усиление сигналов в широком диапазоне частот. То есть отношение fв/fн составляет порядка более 1000. В широкополосных усилителях применяют, как правило, непосредственную или ёмкостную связь между каскадами, что позволяет задать нижнюю граничную частоту достаточно низкой. А для повышения значений верхней граничной частоты. Существует три основных способа построения широкополосных усилителей и каскадов: высокочастотные соединения каскадов, использование обратной связи и корректирующие цепи
Методы расширения полосы пропускания с использованием обратных связей :
Из формулы KeОС = K/F при введении ООС номинальное усиление уменьшается в F-раз (в фактор обратной связи раз). Поскольку площадь усиления постоянно – K0 f = const , то расширение полосы пропускания происходит обратно пропорционально уменьшению коэффициента усиления (в фактор обратной связи раз).
Если вы проанализируете коэффициент усиления с обратной связью как функцию частоты, вы обнаружите, что частота среза с обратной связью (fср,НЧ) связана с частотой среза без обратной связи (fср, без ОС) следующим образом:
Таким образом, в схеме «усилитель плюс обратная связь» мы фактически получаем значительно бо́льшую полосу пропускания. Полоса пропускания увеличивается на коэффициент F.
Оконечные каскады. Классы работы усилительных приборов и их особенности.
Ответ
Оконечным называется каскад, с выхода которого колебание поступает в нагрузку усилителя. Он обеспечивает необходимую интенсивность выходного колебания усилителя и включается в конце его. Оконечный (выходной) каскад предназначен для отдачи заданной мощности в нагрузку усилителя, сопротивление которой лежит в пределах единиц — десятков ом.
В зависимости от положения рабочей точки на входной и выходной характеристиках различают следующие основные режимы работы оконечных каскадов: режим класса А, режим класса В, режим класса АВ.
Однотактные оконечные каскады, их достоинства и недостатки, методы их устранения.
Ответ
В однотактном каскаде усиление осуществляется одним транзистором. Оконечным называется каскад усилителя, который:
- передает колебание со своего выхода непосредственно в нагрузку;
- обеспечивает необходимую интенсивность выходного сигнала;
- включается в конце усилительного тракта;
Оконечный усилитель в составе усилительного тракта определяет:
- требуемые напряжения и мощность усилительного тракта;
- к.п.д. всего усилителя;
- стоимость устройства и его эксплуатации;
Двухтактные трансформаторные и безтрансформаторные усилительные каскады в классе А, их достоинства и недостатки, методы их устранения.
Ответ
Двухтактным называется каскад, в котором объединены два однотактных усилительных каскада, работающих на одну общую нагрузку и управляемых взаимно противофазно одним и тем же усиливаемым колебанием. В соответствии с этим двухтактный каскад состоит из двух половин, называемых плечами. Напряжение на нагрузке получают путем взаимного вычитания выходных колебаний плеч, чтобы они суммировались, несмотря на противофазное управление.
Благодаря противофазному управлению и вычитанию происходит частичная компенсация нелинейных искажений, вносимых плечами, и получаются некоторые другие преимущества. В двухтактном каскаде можно использовать не только режим А. Использование режима А обеспечивает очень малые нелинейные искажения.
В простейшем трансформаторном каскаде (рис. 3, а) нагрузка подключена к транзисторам через выходной трансформатор Т2, имеющий две половины первичной обмотки. Источник усиливаемого колебания подключен через входной трансформатор Т1. Транзисторы включены по схеме с ОЭ. Противофазность управления ими достигается благодаря подаче на базы входных напряжений с разных половин вторичной обмотки трансформатора Т1, который, таким образом, является в каскаде фазоинверсным звеном.
Резистивный делитель R1R2 подает постоянное смещение, отпирающее транзисторы и задающее ток коллектора IK0 каждого из них в исходной РТ.
Простейший безтрансформаторный двухтактный каскад (рис. 3, б) содержит в каждом плече свой источник питания ЕП. Резистивный делитель R3R4 подает постоянное смещение на транзисторы и тем самым задает необходимые токи коллекторов (эмиттеров) в исходной РТ. Обычно R2 = R3 << R1 = R4. Чтобы не потребовался фазоинверсный трансформатор, транзисторы взяты разных типов проводимости, а поэтому под действием входного переменного напряжения управление ими осуществляется в противоположных фазах. Например, если в первый полупериод ток первого-транзистора увеличивается, то второго – уменьшается. Здесь транзисторы включены по схеме эмиттерных повторителей, но если соединить с общей шиной не правый, а левый (по схеме) вывод нагрузки, то получим схему с ОЭ.
СВОЙСТВА:
В режиме А с учетом противофазности управления плечами при полной их идентичности, отсутствии нелинейных искажений и синусоидальной форме колебания полные токи коллекторов
(8.4)
Важным достоинством двухтактного каскада в режиме А является пониженный уровень нелинейных искажений, что обусловлено взаимной компенсацией влияния кривизны передаточных характеристик плеч, происходящей благодаря противофазности управления ими. Со спектральной точки зрения это выражается в отсутствии (компенсации) четных гармоник в выходном напряжении. В самом деле, при наличии искажений вместо (8.4) имеем
Здесь начальные фазы всех гармоник для простоты приняты равными нулю.
Достоинством двухтактного каскада является также его слабая чувствительность к пульсациям питающего напряжения, так как они компенсируются в разностном токе.
В каскаде с бестрансформаторным выходом рис. 3, б по переменному току оба плеча подключены параллельно к одной и той же нагрузке. В режиме А они работают одновременно. Поэтому RH можно заменить параллельным соединением двух RHT1 условно принадлежащих разным плечам, причем RHT1=2 RH.
В режиме А энергетические соотношения для двухтактного каскада те же, что и для однотактного трансформаторного. Выходные мощности плеч суммируются, а максимальный КПД для каждой из рассмотренных схем равен 50 %.
Двухтактные каскады в классе В, искажения типа «ступенька» и борьба с ними.
Ответ
Если двухтактные каскады в режиме А дают очень малые нелинейные искажения, то в режиме В они обеспечивают хорошие энергетические показатели, т.е. имеют высокий КПД и малую мощность потерь в транзисторах. Схемы двухтактных каскадов в режимах А и В в основном одни и те же. Для перевода каскада в режим В достаточно исключить цепи смещения (строго говоря, уменьшить смещение до величины, обеспечивающей угол отсечки 90°)
Транзисторы здесь работают строго поочередно: каждый пропускает полуволну тока только в свой полупериод колебания. Во вторую половину периода он заперт и тока от источника питания не потребляет. В этот полупериод работает второй транзистор.
Достоинства и недостатки
Более высокий КПД и пониженная относительная величина максимальной мощности потерь в транзисторах являются главными преимуществами режима В.
К недостаткам двухтактной схемы следует отнести: сложность схемы; необходимость подачи на вход схемы равных по величине и сдвинутых по фазе на 180° двух напряжений, что требует создания специальных устройств и усложняет схему усилительного устройства; использование крупногабаритных элементов и сложность согласования с аналоговыми интегральными схемами.
Искажения типа «ступенька» и борьба с ними
Двухтактный каскад в режиме А дает очень малые нелинейные искажения, но имеет низкий КПД. Режим В обеспечивает высокий КПД, но вносит повышенные нелинейные искажения, вследствие чего совмещенная характеристика обоих транзисторов (рис. 6, а), представляющая зависимость их разностного тока, имеет подобие ступеньки в окрестности перехода через нуль. Это вызывает так называемые центральные ступеньки на синусоиде разностного тока (рис. 6, б), а значит, и выходного напряжения
Методы повышения ширины полосы пропускания усилителей:
1\ Расширение полосы пропускания в области низких частот
-
Применяют разделительные и блокирующие конденсаторы большой емкости. -
Непосредственную связь между каскадами.
2\ Расширение полосы пропускания в области высоких частот
-
Применяют высокочастотные транзисторы с большой верхней граничной частотой. -
Применяют корректирующие четырехполюсники, усиленный сигнал подается на четырехполюсник, которого коэффициент передачи возрастает с частотой. Следовательно, выходное напряжение изменяется с частотой меньше чем напряжение на его входе. -
Усложняют нагрузку каскада, нагружая каскад элементом, сопротивление которого увеличивается с ростом частоты (обычно индуктивностью). -
Применение обратных связей. -
Применение составных высокочастотных схем.
Вопрос 17*
Широкополосные соединения каскадов. Принципы расширения полосы пропускания при таких соединениях.
Ответ
Вопрос 18 – học
Широкополосные усилители. Методы расширения полосы пропускания с использованием обратных связей.
Ответ
Широкополосными усилителями называют устройства обеспечивающие усиление сигналов в широком диапазоне частот. То есть отношение fв/fн составляет порядка более 1000. В широкополосных усилителях применяют, как правило, непосредственную или ёмкостную связь между каскадами, что позволяет задать нижнюю граничную частоту достаточно низкой. А для повышения значений верхней граничной частоты. Существует три основных способа построения широкополосных усилителей и каскадов: высокочастотные соединения каскадов, использование обратной связи и корректирующие цепи
Методы расширения полосы пропускания с использованием обратных связей :
Из формулы KeОС = K/F при введении ООС номинальное усиление уменьшается в F-раз (в фактор обратной связи раз). Поскольку площадь усиления постоянно – K0 f = const , то расширение полосы пропускания происходит обратно пропорционально уменьшению коэффициента усиления (в фактор обратной связи раз).
Если вы проанализируете коэффициент усиления с обратной связью как функцию частоты, вы обнаружите, что частота среза с обратной связью (fср,НЧ) связана с частотой среза без обратной связи (fср, без ОС) следующим образом:
Таким образом, в схеме «усилитель плюс обратная связь» мы фактически получаем значительно бо́льшую полосу пропускания. Полоса пропускания увеличивается на коэффициент F.
Вопрос 19*-
Оконечные каскады. Классы работы усилительных приборов и их особенности.
Ответ
Оконечным называется каскад, с выхода которого колебание поступает в нагрузку усилителя. Он обеспечивает необходимую интенсивность выходного колебания усилителя и включается в конце его. Оконечный (выходной) каскад предназначен для отдачи заданной мощности в нагрузку усилителя, сопротивление которой лежит в пределах единиц — десятков ом.
В зависимости от положения рабочей точки на входной и выходной характеристиках различают следующие основные режимы работы оконечных каскадов: режим класса А, режим класса В, режим класса АВ.
-
Режим А - такой режим работы усилительного элемента (транзистора или лампы), в котором при любых допустимых мгновенных значениях входного сигнала (напряжения или тока) ток, протекающий через усилительный элемент, не прерывается. Если гармонический сигнал целиком попадает на линейный участок, то такой режим соответствует углу отсечки 1800, при этом амплитуда входного сигнала равна сумме напряжений отсечки и смещения. -
В режиме B - усилительный элемент способен воспроизводить либо только положительные, либо только отрицательные входные сигналы. При усилении гармонических сигналов угол проводимости равен 1800или незначительно превосходит эту величину. Если напряжение смещения равно напряжению отсечки, то угол отсечки равен 900 -
Режим AB является промежуточным между режимами A и B. Ток покоя усилителя в режиме AB существенно больше, чем в режиме B, но существенно меньше, чем ток, необходимый для режима А. Угол отсечки 120 градусов.
Вопрос 20* -------
Однотактные оконечные каскады, их достоинства и недостатки, методы их устранения.
Ответ
В однотактном каскаде усиление осуществляется одним транзистором. Оконечным называется каскад усилителя, который:
- передает колебание со своего выхода непосредственно в нагрузку;
- обеспечивает необходимую интенсивность выходного сигнала;
- включается в конце усилительного тракта;
Оконечный усилитель в составе усилительного тракта определяет:
- требуемые напряжения и мощность усилительного тракта;
- к.п.д. всего усилителя;
- стоимость устройства и его эксплуатации;
Вопрос 21 – chép
Двухтактные трансформаторные и безтрансформаторные усилительные каскады в классе А, их достоинства и недостатки, методы их устранения.
Ответ
Двухтактным называется каскад, в котором объединены два однотактных усилительных каскада, работающих на одну общую нагрузку и управляемых взаимно противофазно одним и тем же усиливаемым колебанием. В соответствии с этим двухтактный каскад состоит из двух половин, называемых плечами. Напряжение на нагрузке получают путем взаимного вычитания выходных колебаний плеч, чтобы они суммировались, несмотря на противофазное управление.
Благодаря противофазному управлению и вычитанию происходит частичная компенсация нелинейных искажений, вносимых плечами, и получаются некоторые другие преимущества. В двухтактном каскаде можно использовать не только режим А. Использование режима А обеспечивает очень малые нелинейные искажения.
В простейшем трансформаторном каскаде (рис. 3, а) нагрузка подключена к транзисторам через выходной трансформатор Т2, имеющий две половины первичной обмотки. Источник усиливаемого колебания подключен через входной трансформатор Т1. Транзисторы включены по схеме с ОЭ. Противофазность управления ими достигается благодаря подаче на базы входных напряжений с разных половин вторичной обмотки трансформатора Т1, который, таким образом, является в каскаде фазоинверсным звеном.
Резистивный делитель R1R2 подает постоянное смещение, отпирающее транзисторы и задающее ток коллектора IK0 каждого из них в исходной РТ.
Простейший безтрансформаторный двухтактный каскад (рис. 3, б) содержит в каждом плече свой источник питания ЕП. Резистивный делитель R3R4 подает постоянное смещение на транзисторы и тем самым задает необходимые токи коллекторов (эмиттеров) в исходной РТ. Обычно R2 = R3 << R1 = R4. Чтобы не потребовался фазоинверсный трансформатор, транзисторы взяты разных типов проводимости, а поэтому под действием входного переменного напряжения управление ими осуществляется в противоположных фазах. Например, если в первый полупериод ток первого-транзистора увеличивается, то второго – уменьшается. Здесь транзисторы включены по схеме эмиттерных повторителей, но если соединить с общей шиной не правый, а левый (по схеме) вывод нагрузки, то получим схему с ОЭ.
СВОЙСТВА:
В режиме А с учетом противофазности управления плечами при полной их идентичности, отсутствии нелинейных искажений и синусоидальной форме колебания полные токи коллекторов
(8.4)Важным достоинством двухтактного каскада в режиме А является пониженный уровень нелинейных искажений, что обусловлено взаимной компенсацией влияния кривизны передаточных характеристик плеч, происходящей благодаря противофазности управления ими. Со спектральной точки зрения это выражается в отсутствии (компенсации) четных гармоник в выходном напряжении. В самом деле, при наличии искажений вместо (8.4) имеем
Здесь начальные фазы всех гармоник для простоты приняты равными нулю.
Достоинством двухтактного каскада является также его слабая чувствительность к пульсациям питающего напряжения, так как они компенсируются в разностном токе.
В каскаде с бестрансформаторным выходом рис. 3, б по переменному току оба плеча подключены параллельно к одной и той же нагрузке. В режиме А они работают одновременно. Поэтому RH можно заменить параллельным соединением двух RHT1 условно принадлежащих разным плечам, причем RHT1=2 RH.
В режиме А энергетические соотношения для двухтактного каскада те же, что и для однотактного трансформаторного. Выходные мощности плеч суммируются, а максимальный КПД для каждой из рассмотренных схем равен 50 %.
Вопрос 22-
Двухтактные каскады в классе В, искажения типа «ступенька» и борьба с ними.
Ответ
Если двухтактные каскады в режиме А дают очень малые нелинейные искажения, то в режиме В они обеспечивают хорошие энергетические показатели, т.е. имеют высокий КПД и малую мощность потерь в транзисторах. Схемы двухтактных каскадов в режимах А и В в основном одни и те же. Для перевода каскада в режим В достаточно исключить цепи смещения (строго говоря, уменьшить смещение до величины, обеспечивающей угол отсечки 90°)
Транзисторы здесь работают строго поочередно: каждый пропускает полуволну тока только в свой полупериод колебания. Во вторую половину периода он заперт и тока от источника питания не потребляет. В этот полупериод работает второй транзистор.
Достоинства и недостатки
Более высокий КПД и пониженная относительная величина максимальной мощности потерь в транзисторах являются главными преимуществами режима В.
К недостаткам двухтактной схемы следует отнести: сложность схемы; необходимость подачи на вход схемы равных по величине и сдвинутых по фазе на 180° двух напряжений, что требует создания специальных устройств и усложняет схему усилительного устройства; использование крупногабаритных элементов и сложность согласования с аналоговыми интегральными схемами.
Искажения типа «ступенька» и борьба с ними
Двухтактный каскад в режиме А дает очень малые нелинейные искажения, но имеет низкий КПД. Режим В обеспечивает высокий КПД, но вносит повышенные нелинейные искажения, вследствие чего совмещенная характеристика обоих транзисторов (рис. 6, а), представляющая зависимость их разностного тока, имеет подобие ступеньки в окрестности перехода через нуль. Это вызывает так называемые центральные ступеньки на синусоиде разностного тока (рис. 6, б), а значит, и выходного напряжения