Усилители Усилитель – это электронное устройство, управляющее потоком энергии, идущей от источника питания к нагрузке, при этом мощность, требуемая для управления, как правило, меньше мощности, отдаваемой в нагрузку, а формы входного (усиливаемого) и выходного (на нагрузке) сигналов совпадают.Источник сигналаУсилительный элементНагрузкаИсточник питания (ИП)Регулирует подачу энергии от ИП в нагрузку За счет его энергии происходит усилениеКлассификация усилителейПо частоте усиливаемого сигналаУсилители низкой частоты (УНЧ)(десятки Гц…сотни Гц)Широкополосные усилители (ШПУ)(единицы Гц - десятки МГц)Узкополосные усилители (усиливают в узкой полосе частот)По роду усиливаемого сигнала Усилители постоянного тока (УПТ)(от 0 Гц и выше)Усилители переменного тока (F ≠ 0)По функциональному назначениюУсилители напряженияУсилители токаУсилители мощностиПараметры усилителяКоэффициент усиления по напряжению:Кu =UвыхUвхКоэффициент усиления по току:КI =IвыхIвхКоэффициент усиления по мощности:Кр =РвыхРвх Uвх, Iвх, Uвых, Iвых - действующие значения переменных значений входного и выходного токов и напряжений. Рвх и Рвых мощности сигналов на входе и выходе усилителяВходное сопротивление:Rвх =UвхIвхВыходное сопротивление:Rвых =ǀΔUвыхǀǀΔIвыхǀǀПриращения напряжения тока на выходеУсилитель на биполярном транзистореНазначение элементов: Т – регулирует подачу энергии от Ек в нагрузку. Ек – источник энергии. R1, R2, - базовый делитель – для обеспечения начального режима работы. Rэ, Сэ – для обеспечения температурной стабилизации. C1, C2 – разделительные конденсаторы -для развязки по постоянному току. Rк – сопротивление коллектора, на котором выделяется усиленный сигнал.

---

UR21'1 T - биполярный транзистор n-p-n типа Принцип работы усилителя на биполярном транзисторе Статический режим: При включении источника питания протекает ток делителя (+Ек → R1→ R2 → ﬩ → - Eк) . На R2 создается напряжение, которое смещает эмиттерный переход в прямом направлении. Протекает ток базы Iбн : +Ек → R1→ БЭT→ Rэ → ﬩ → - Eк, который вызывает ток коллектора Iкн : +Ек → Rк→ КЭТ → Rэ → ﬩ → - Eк.Динамический режим: При подаче на вход усилителя 1 – 1' напряжения uвх протекает переменный ток базы (1 → C1→ БЭT → Cэ → ﬩ → 1' и в обратном направлении). Это вызывает переменный коллекторный ток (КТ → Rк → Ек → Сэ → ЭТ и в обратном направлении), который создает на Rк усиленный (по I, U и P) сигнал. Этот сигнал через С2 подается на сопротивление нагрузки uвых.Режим работы усилителя на биполярном транзисторе При расчете усилителя ток Iбн выбирается на середине линейного участка вольтамперной характеристики. Усиливаемый сигнал uвх должен остаться в пределах линейного участка, чтобы формы сигнала на входе и выходе усилителя были одинаковыми.ГТ122АUКЭ, ВIК, мА0IБ=0 мА48121620242832246810120,2 мА0,35 мА0,5 мА0,65 мА0,8 мА0IБUБЭIбнIкнuвхuвыхIк =ЕкRэ + RкЕкIбн =Ек - UбнRэ + R1UбнУсилитель на биполярном транзисторе по схеме с ОКuвхuвыхR1RнRэC2C1EкTВ усилителе на БПТ по схеме с ОК коллектор является общим электродом по переменному току для входной (базовой) и выходной (эмиттерной) цепей.В схеме имеет место усиление по току, т.к. iвх=iб << iвых=iэ,отсутствует усиление по напряжению, т.к uвх>uвыхУсилитель имеет большое входное сопротивление и малое выходное сопротивление. +-Дифференциальный усилительУсилительное устройство обычно состоит из нескольких усилителей (каскадов), соединенных друг с другом. Межкаскадные связи выполняются в виде непосредственных (прямых, гальванических) или с разделением по постоянному току (с помощью конденсаторов или трансформаторов).

---

При построении усилителей с непосредственными связями важной проблемой является дрейф, т.е. изменение постоянного напряжения (тока) при отсутствии входного сигнала из-за изменения температуры окружающей среды, напряжения питания и других дестабилизирующих факторов. Дрейф зависит от коэффициента усиления и приводит к искажениям усиливаемого сигнала. Одной из мер борьбы с дрейфом является использование дифференциального усилителя (ДУ). Дифференциальный усилитель представляет собой два идентичных усилителя, к выходам которых подключена нагрузка.EкT1uс1uвыхRк2T2Rк1+Rн++‒‒Е1Е2uс2‒Дифференциальный усилитель (усиление синфазного сигнала)В схеме ДУ два усилителя (схема с ОЭ): Т1, Rк1, Ек и Т2, Rк2, Ек, к выходам которых подключена нагрузка Rн.E1 и E2 – определяют положение рабочей точки при uc1 = uc2 = 0.Пусть на входы действуют синхронные сигналы uc1 = uc2 (эквивалентно дрейфу нуля). При идентичных параметрах усилительных каскадов Т1, Rк1, Ек и Т2, Rк2, Ек дрейф напряжения в нагрузке Rн отсутствует, так как напряжения на коллекторах транзисторов Т1 и Т2 равны и их разность равна нулю uвых=0. Однако незначительные отклонения параметров усилителей приводят к появлению дрейфа нуля. Для уменьшения влияния отклонения параметров усилителей на величину дрейфа нуля в эмиттерные цепи транзисторов включают одинаковые по величине сопротивления резисторы Rэ1 и Rэ2. В этом случае коэффициент передачи (усиления) синфазных сигналов уменьшается в Rк/(Rк + Rэ), уменьшается значения синфазных сигналов на коллекторах транзисторов, а следовательно, и их разность, т.е. величина дрейфа. Так как напряжения на эмиттерах транзисторов одинаковые, то эмиттеры можно соединить и вместо двух резисторов (Rэ1 и Rэ2) использовать один Rэ. Для повышения степени подавления синхронного сигнала (помехи) требуется Rэ/Rк >> 1.EкT1uс1uвыхRк2T2Rк1+Rн++‒‒Е1Е2uс2‒Rэ1Rэ2Дифференциальный усилитель (усиление синфазного сигнала)При подаче на входы усилителей противофазных сигналов напряжения на коллекторах транзисторов изменяются в противофазе, напряжение на нагрузке будет равно их разности:

---

uвых = uк1 –uк2 , т.е. имеет место усиление разностного сигнала.EкT1uс1uвыхRк2T2Rк1+Rн++‒‒Е1 Е2uс2‒RэДифференциальный усилитель (усиление разностного сигнала)Передаточные (проходные) характеристики ДУ- это зависимости Iк1, Iк2 транзисторов Т1 и Т2 от разностного (дифференциального) напряжения между их базами uдиф. = uб1-uб1. Iк1 = 0,5α0I0 [1+th(uдиф/2φт)]uб1uб2Iк2 = 0,5α0I0 [1+th(uдиф/2φт)]α0 - коэффициент передачи Iэ I0 = Iэ1 + Iэ2; φт =25 мВ при Т = 300 КIэ1Iэ2.I0оIк1 Iк2 0uдифIк 0,51EкT1uвхuвыхRэRк2T2EэRк1Дифференциальный усилитель+‒+‒‒+Дифференциальный усилитель построен на основе моста постоянного тока, плечи которого образованы резисторами Rк1=Rк2 и биполярными транзисторами одного типа, включенными по схеме с ОЭ. Параметры транзисторов отличаются на 1÷5%.Использование двух одинаковых половин делает выходное напряжение (uвых) слабо зависящим от напряжения подаваемого на каждый из входов. Выходное напряжение зависит только от разности напряжений, подаваемых на прямой и инверсный входы. + прямой вход- инверсный входВ представленной схеме ДУ использовано двухполярное питание. Транзисторный ключuвхuвыхRкRБEкT+‒Транзисторный ключ - это усилитель, в котором транзистор работает в импульсном режиме, т.е. когда токи и напряжения характеризуются резкими изменениями.Транзистор в этом режиме основную часть времени находится в открытом (насыщении) или закрытом ((отсечки) состоянии.Это позволяет значительно повысит коэффициент полезного действия в устройствах силовой электроники, поскольку в открытом состоянии транзистор находится в режиме насыщения и напряжение на транзисторе мало, а в закрытом состоянии (режим отсеки) ток через транзистор мал, следовательно мощность, идущая на его нагрев мала.Транзисторный ключuвхuвыхRкRБEкT+‒uвхtuвыхtt1t2Δtз1Из-за инерционности транзистора включение и выключение ключа не происходит мгновенно: имеет место задержка включения (

---

Δtз1), определяемая временем перезаряда емкостей транзистора, время, в течение которого в базу вводится граничный заряд (Δtсп), время задержки выключения (Δtз2), в течение которого из базы выводится избыточный заряд, время нарастания напряжения (Δtнар), определяемое длительностью вывода из базы граничного заряда и перезарядкой емкостей транзистора.

Для сокращения указанных временных задержек принимаются специальные меры, позволяющие, например, ускорить процесс ввода в базу граничного заряда или не допустить глубокого насыщения транзистора.

Δtсп

Δtнар

Δtз2

0

0

Си

uвх

uвых

Rс

Rз

Rн

Rи

C2

C1

Eс

T

Усилитель на полевом транзисторе

Назначение элементов:

Т – регулирует подачу энергии от Ес в нагрузку. Ес – источник энергии.

Rи – для создания запирающего напряжения на затворе при протекании начального тока истока Iин. Си –создает цепь переменному току истока.

C1, C2 – разделительные конденсаторы -для развязки по постоянному току.

Rс – сопротивление коллектора, на котором выделяется усиленный сигнал.

Rз – для подачи запирающего напряжения на затвор Т

uзи

uRи

T- полевой транзистор с управляющим p-n переходом

Статический режим:

При включении источника питания протекает ток: +Ес → Rс→ И-С Т →Rи → ﬩ → - Eс .

На Rи создается напряжение URи, которое через Rз подается на затвор Т, смещая переход З-И Т в обратном направлении.

Устанавливается определенная ширина канала С-И Т.

Напряжение на нагрузке равно нулю

Динамический режим:

При подаче на вход усилителя 1 – 1' переменного напряжения uвх изменяется ширина канала С-И Т, что ведет к изменению его сопротивления, а, следовательно, и величины тока стока.

Переменный ток стока протекает по цепи: C Т→ Rс→ Ec → ﬩ → Си → И Т и в обратном направлении, создавая на сопротивлении Rс напряжение, которое через С2 предается в нагрузку Rн. При этом uвых >> uвх, т.е. происходит усиление uвх.

Принцип работы усилителя на полевом транзисторе

Усилители мощности (УМ)

Т1 и Т2 – (биполярные транзисторы с разным типом проводимости - комплементарная пара) регулируют подачу энергии от источников питания Е в нагрузку Rн. В положительный полупериод входного напряжения Т1 в режиме усиления, Т2 – в режиме отсечки. В отрицательный полупериод транзисторы меняются ролями.

---

Смотрите также файлы

• Трансформаторды крылысы жне оны жмыс істеу принципі.pptx

• Автоматическое регулирование процессов в агломерационном производстве.doc

• Особенности возбуждения уголовного дела и обстоятельства, подлежащие установлению по факту вымогательства наркотических средств.rtf

• Адаптационная карта наблюдений.docx

• Давление света. Химическое действие света.docx