Файл: Electron_SE.pdf

86

ÅËÅÊÒÐÎͲÊÀ ² Ì²ÊÐÎÑÕÅÌÎÒÅÕͲÊÀ

j

âèõ

, 

j

âõ

 – ôàçè âèõ³äíîãî òà âõ³äíîãî ñèãíàë³â;

j

 – çñóâ ôàç ì³æ âõ³äíèì òà âèõ³äíèì ñèãíàëàìè.

Âåëè÷èíà K

P 

= K

U

K

I

 – çàâæäè ä³éñíå ÷èñëî.

Ó áàãàòüîõ âèïàäêàõ êîåô³ö³ºíò ï³äñèëåííÿ ïðåäñòàâëÿþòü ó ëîãà-

ðèôì³÷íèõ îäèíèöÿõ – äåöèáåëàõ (äÁ):

K

U

(äÁ)=20[lg K

U

]; K

I

(äÁ)=20[lg K

I

]; K

p

(äÁ)=10[lg K

P

];

2) âõ³äíèé îï³ð çà ïîñò³éíèì àáî çì³ííèì (çàëåæíî â³ä âèäó ï³äñèëþ-

âà÷à) ñòðóìîì 

âõ

âõ

âõ

I

U

R =

;

3) âèõ³äíèé îï³ð ï³äñèëþâà÷à R

âèõ

 (îï³ð ì³æ âèõ³äíèìè êëåìàìè ï³äñè-

ëþâà÷à çà â³ä³ìêíåíîãî îïîðó íàâàíòàæåííÿ);

4) êîåô³ö³ºíò êîðèñí䳿 (ê.ê.ä.) 

çàã

âèõ

P

P

=

η

, äå P

çàã

 – çàãàëüíà ïî-

òóæí³ñòü, ùî â³äáèðàºòüñÿ â³ä äæåðåëà æèâëåííÿ.

Íàéâàæëèâ³øèìè õàðàêòåðèñ-

òèêàìè ï³äñèëþâà÷³â º àìïë³òóä-

íà òà àïë³òóäíî-÷àñòîòíà, íàâå-

äåí³ íà ðèñ. 3.2 òà ðèñ. 3.3 â³ä-

ïîâ³äíî.

Àìïë³òóäíà õàðàêòåðèñòèêà

ÿâëÿº ñîáîþ çàëåæí³ñòü âèõ³äíî¿

íàïðóãè â³ä âõ³äíî¿ U

âèõ

=f (U

âõ

).

 Íà ðèñóíêó ïîçíà÷åíî:

à᠖ ðîáî÷à ä³ëÿíêà, íà ÿê³é

çì³íàì âõ³äíîãî ñèãíàëó â³äïî-

â³äàþòü ïðîïîðö³éí³ çì³íè âèõ³ä-

íîãî;

á⠖ ðåæèì íàñè÷åííÿ (òóò ³ç ðîñòîì âõ³äíîãî ñèãíàëó ð³ñò âèõ³ä-

íîãî ïðèïèíÿºòüñÿ – ï³äñèëþâà÷ âèõîäèòü ³ç ë³í³éíîãî ðåæèìó).

Âåëè÷èíà 

min

max

âõ

âõ

U

U

D =

                                                  (3.2)

íàçèâàºòüñÿ  äèíàì³÷íèì  ä³àïàçîíîì  ï³äñèëþâà÷à.

U

âõ max

U

âõ min

â

á

a

U

âõ

U

âèõ

Ðèñ. 3.2 – Àìïë³òóäíà õàðàêòåðèñòèêà

U

âèõ

=f (U

âõ

) ï³äñèëþâà÷à

87

3. Ï²ÄÑÈËÞÂÀײ ÅËÅÊÒÐÈ×ÍÈÕ ÑÈÃÍÀ˲Â. Ï²ÄÑÈËÞÂÀײ ÍÀÏÐÓÃÈ Ç̲ÍÍÎÃΠÑÒÐÓÌÓ

(

min

max

âõ

âõ

U

U

−

) – ðîáî÷èé ä³àïàçîí âõ³äíî¿ íàïðóãè.

Íåë³í³éí³ñòü õàðàêòåðèñòèêè ïðè âõ³äíèõ íàïðóãàõ, ìåíøèõ çà U

âõ min

,

ïîÿñíþºòüñÿ íàÿâí³ñòþ øóìîâèõ ñèãíàë³â.

Àìïë³òóäíî-÷àñòîòíà  õà-

ðàêòåðèñòèêà  (À×Õ)  –  öå  çà-

ëåæí³ñòü êîåô³ö³ºíòà ï³äñèëåííÿ

K

U

  â³ä  êðóãîâî¿  ÷àñòîòè 

w

(

w

 = 2

p

f;  f  –  ÷àñòîòà  ñèãíàëó,

ùî ï³äñèëþºòüñÿ).

Íà ðèñóíêó ïîçíà÷åíî:

0

U

K

 – íàéá³ëüøèé êîåô³ö³ºíò

ï³äñèëåííÿ;

2

0

U

f

U

K

K =

 – òàêå çíèæåí-

íÿ ï³äñèëåííÿ çâóêîâîãî ñèãíà-

ëó  íå  ô³êñóºòüñÿ  ÷³òêî  âóõîì

ëþäèíè.

²ç À×Õ âèçíà÷àþòü ðîáî÷èé ä³àïàçîí ÷àñòîò ï³äñèëþâàíîãî ñèãíàëó –

â³ä 

w

í 

 äî 

w

â

 (â³ä íèæíüî¿ ÷àñòîòè äî âåðõíüî¿).

3.3. Ïðèíöèïè ïîáóäîâè ï³äñèëþâà÷³â

ßê ïðàâèëî, ï³äñèëþâà÷³ ñêëàäàþòüñÿ ³ç äåê³ëüêîõ êàñêàä³â, ùî âè-

êîíóþòü ïîñë³äîâíå ï³äñèëåííÿ ñèãíàëó. Ïðè öüîìó çàãàëüíèé êîåô³ö³ºíò

ï³äñèëåííÿ ñòàíîâèòü

.

...

2

1

n

K

K

K

K

⋅

⋅

⋅

=

                                         (3.3)

Âõ³äí³ êàñêàäè òà êàñêàäè ïîïåðåäíüîãî ï³äñèëåííÿ âèêîíóþòüñÿ,

ÿê ïðàâèëî, ó âèãëÿä³ ï³äñèëþâà÷³â íàïðóãè.

Âèõ³äí³ êàñêàä蠖 ê³íöåâ³ – çàçâè÷àé º ï³äñèëþâà÷àìè ïîòóæíîñò³

àáî ñòðóìó.

ϳäñèëþâà÷³ â³äð³çíÿþòüñÿ îäèí â³ä îäíîãî ê³ëüê³ñòþ êàñêàä³â, ðå-

æèìîì ðîáîòè. Àëå óñ³ì ¿ì ïðèòàìàíí³ çàãàëüí³ ïðèíöèïè ïîáóäîâè.

Ðîçãëÿíåìî ¿õ íà ïðèêëàä³ ï³äñèëþâà÷à ñèãíàë³â íàïðóãè çì³ííîãî ñòðóìó,

ïîêàçàíîãî íà ðèñ. 3.4.

ω

í

ω

â

ω

0

U

K

f

U

K

K

U

Ðèñ. 3.3 – Àìïë³òóäíî-÷àñòîòíà

õàðàêòåðèñòèêà K

u

=f (

w

) ï³äñèëþâà÷à

88

ÅËÅÊÒÐÎͲÊÀ ² Ì²ÊÐÎÑÕÅÌÎÒÅÕͲÊÀ

à)                                    á)        

â)

ÏÅ

t

t

i

âèõ

U

âèõ

U

âõ

U

ï

=

Å-

I

ï

R

ï

u

âèõ

I

ï

Å

i

âèõ

U

ï

U

m

I

m

R

t

U

âõn

U

âõm

u

âõ

Å

Ðèñ. 3.4 – Ñòðóêòóðíà ñõåìà ï³äñèëþâà÷à íàïðóãè çì³ííîãî ñòðóìó (à)

òà ÷àñîâ³ ä³àãðàìè éîãî âõ³äíîãî (á) ³ âèõ³äíîãî (â) ñèãíàë³â

Îñíîâíèì åëåìåíòîì ï³äñèëþâà÷à º ÏÅ (á³ïîëÿðíèé àáî ïîëüîâèé

òðàíçèñòîð), ùî ðàçîì ³ç íàâàíòàæåííÿì R òà äæåðåëîì æèâëåííÿ ïî-

ñò³éíîãî ñòðóìó Å óòâîðþþòü ãîëîâíå âèõ³äíå êîëî ï³äñèëþâà÷à.

Ïðèíöèï ï³äñèëåííÿ ïîëÿãຠó ïåðåòâîðåíí³ åíåð㳿 äæåðåëà ïîñò³éíî¿

íàïðóãè Å â åíåðã³þ çì³ííîãî âèõ³äíîãî ñèãíàëó øëÿõîì çì³íè ïðî-

â³äíîñò³ ÏÅ çà çàêîíîì, çóìîâëåíèì ôîðìîþ âõ³äíîãî ñèãíàëó.

Îñê³ëüêè âèõ³äíå êîëî ï³äñèëþâà÷à æèâèòüñÿ ïîñò³éíîþ íàïðóãîþ, ó

íüîìó ìîæå ïðîò³êàòè ñòðóì ëèøå îäí³º¿ ïîëÿðíîñò³. Äëÿ çàáåçïå÷åííÿ

îòðèìàííÿ ï³äñèëåíîãî ñèãíàëó çì³ííîãî ñòðóìó íåîáõ³äíî çàäàòè éîãî

íà ôîí³ ïîñò³éíîãî ñèãíàëó çì³ùåííÿ U

ï

 , ÿê öå ïîêàçàíî íà ðèñ. 3.4,â.

Ïðè öüîìó äëÿ íîðìàëüíî¿ ðîáîòè ï³äñèëþâà÷à àìïë³òóäí³ çíà÷åííÿ

âèõ³äíèõ íàïðóãè òà ñòðóìó ïîâèíí³ áóòè ìåíøèìè çà ïîñò³éí³ ð³âí³ íà-

ïðóãè òà ñòðóìó U

m 

£

 U

ï

;  I

m 

£

 I

ï

 (ïîñò³éíîãî ñòðóìó çì³ùåííÿ).

Ïîñò³éí³ ð³âí³ ñòðóìó òà íàïðóãè ó âèõ³äíîìó êîë³ çàäàþòüñÿ ïîäà-

÷åþ ïîñò³éíîãî ð³âíÿ âõ³äíî¿ íàïðóãè U

âõ n

 > U

âõ m

; (

I

âõ n

 > I

âõ m

).

Ðåæèì ðîáîòè ï³äñèëþâà÷à çà ïîñò³éíèì ñòðóìîì íàçèâàºòüñÿ ðå-

æèìîì ñïîêîþ. Â³í õàðàêòåðèçóºòüñÿ ñòðóìîì ñïîêîþ òà íàïðóãîþ

ñïîêîþ âèõ³äíîãî êîëà. Ùîá çàäàòè ðåæèì ñïîêîþ, âèêîðèñòîâóþòü

ñïåö³àëüí³ ñõåìè çì³ùåííÿ íàïðóãè.

Âèõ³äíà íàïðóãà U

âèõ 

ïîäàºòüñÿ íà íàâàíòàæåííÿ, ùî íèì çàçâè÷àé º

íàñòóïíèé êàñêàä ï³äñèëåííÿ. Çâåðí³òü óâàãó: çà òàêî¿ ïîáóäîâè ï³äñèëþâà÷à

éîãî íàâàíòàæåííÿì (êîðèñíèì) º íå ðåçèñòîð R, à âõ³äíèé îï³ð íàñòóïíîãî

(íàïðèêëàä, òàêîãî æ) êàñêàäó ï³äñèëåííÿ, íà ÿêèé ïîäàºòüñÿ íàïðóãà U

âèõ

.

89

3. Ï²ÄÑÈËÞÂÀײ ÅËÅÊÒÐÈ×ÍÈÕ ÑÈÃÍÀ˲Â. Ï²ÄÑÈËÞÂÀײ ÍÀÏÐÓÃÈ Ç̲ÍÍÎÃΠÑÒÐÓÌÓ

3.4. Îñíîâí³ ðåæèìè (êëàñè) ðîáîòè ï³äñèëþâà÷³â

Ðåæèì ñïîêîþ (ðåæèì ðîáîòè çà ïîñò³éíèì ñòðóìîì) õàðàêòåðè-

çóº êëàñ ðîáîòè ï³äñèëþþ÷îãî êàñêàäó. Íèì âèçíà÷àþòüñÿ ïðèçíà÷åí-

íÿ, ê.ê.ä., ñòóï³íü íåë³í³éíèõ ñïîòâîðåíü (ïîðóøåííÿ ïðîïîðö³éíîñò³

âõ³äíîãî ³ âèõ³äíîãî ñèãíàë³â) òà ³íø³ ïàðàìåòðè êàñêàäó.

Íàéá³ëüø øèðîêî çàñòîñîâóþòü òðè êëàñè, ÿê³ íàçèâàþòü – À, Â ³ Ñ.

Ïðè  ðîáîò³  ï³äñèëþâà÷à  ó

ðåæèì³ êëàñó À òî÷êó ñïîêîþ

Ð,  ÿê³é  â³äïîâ³äàþòü  ñòðóìè

²

0Ê

,  U

0K

,  ²

0Á

,  âèáèðàþòü  ïîñå-

ðåäèí³ âèõ³äíî¿ äèíàì³÷íî¿ õà-

ðàêòåðèñòèêè  çà  ïîñò³éíèì

ñòðóìîì, ÿê ïîêàçàíî íà ðèñ. 3.5

(òðàíçèñòîð óâ³ìêíåíèé çà ñõå-

ìîþ ç ÑÅ).

à

1

á

1 

– ä³ëÿíêà àêòèâíîãî ðå-

æèìó  ðîáîòè  òðàíçèñòîðà,  äå

íåë³í³éí³  ñïîòâîðåííÿ  ì³í³-

ìàëüí³; ê.ê.ä. 

h

=0,25

¸

0,3, áî â

ðåæèì³  ñïîêîþ  ñïîæèâàºòüñÿ

çíà÷íà  ïîòóæí³ñòü  (U

0Ê 

I

0Ê

).

Òîìó êëàñ À çàñòîñîâóþòü ïå-

ðåâàæíî  ó  êàñêàäàõ  ïîïåðåä-

íüîãî ï³äñèëåííÿ.

ßêùî ï³äñèëþâà÷ ïðàöþº ó ðåæèì³ êëàñó Â, òî÷êà ñïîêîþ âèáè-

ðàºòüñÿ íà ìåæ³ ì³æ àêòèâíèì ðåæèìîì òà ðåæèìîì â³äòèíàííÿ: ¿¿ ïî-

ëîæåííÿ ïðèáëèçíî â³äïîâ³äຠòî÷ö³ à

1

íà ðèñ. 3.6. Ó öüîìó  ðåæèì³

íåë³í³éí³ ñïîòâîðåííÿ âåëèê³, à  ê.ê.ä.  

h

=0,6

¸

0,7.

Ïðè ðîáîò³ ï³äñèëþâà÷à â ðåæèì³ êëàñó Ñ òî÷êà ñïîêîþ Ð ëåæèòü

íà ä³ëÿíö³ â³äòèíàííÿ à

1

à. Êóò â³äòèíàííÿ 

q »

p

/2, 

h

»

 0,85.

Êëàñ蠠 ³ Ñ çàñòîñîâóþòü  ïðè  ïîáóäîâ³  ï³äñèëþâà÷³â  ïîòóæ-

íîñò³, ïðè÷îìó ï³äñèëåííÿ ïîçèòèâíî¿ òà íåãàòèâíî¿ ï³âõâèëü ñèãíà-

ëó çàáåçïå÷óºòüñÿ ó äàíîìó âèïàäêó îêðåìèìè íàéïðîñò³øèìè êàñ-

êàäàìè, ùî ðàçîì ÿâëÿþòü ñîáîþ ºäèíèé êàñêàä ï³äñèëåííÿ çì³í-

íîãî ñòðóìó.

Ðèñ. 3.5 – Âèõ³äíà äèíàì³÷íà

õàðàêòåðèñòèêà ï³äñèëþâà÷à

â ðåæèì³ êëàñó À

Ê

Ê

R

E

à

1

à

á

á

1

P

u

âèõ

I

Ê

²

0

Ê

Å

Ê

I

Ê

U

ÊÅ

 I

Á

 = 0

U

0Ê

²

0Á

t

90

ÅËÅÊÒÐÎͲÊÀ ² Ì²ÊÐÎÑÕÅÌÎÒÅÕͲÊÀ

Êëàñ À º ïðîì³æíèì

ì³æ  êëàñàìè  À  ³  Â:  ìàº

ìåíø³ âèêðèâëåííÿ ñèãíà-

ëó, í³æ êëàñ Â, ó ÿêîìó âîíè

çóìîâëåí³ íåë³í³éí³ñòþ ïî-

÷àòêîâî¿ ä³ëÿíêè âõ³äíî¿ õà-

ðàêòåðèñòèêè òðàíçèñòîðà

(äèâ. ðèñ. 2.16), àëå åêîíî-

ì³÷í³øèé, í³æ êëàñ À.

Íàîñòàíîê  çàçíà÷èìî,

ùî âñå á³ëüøîãî ðîçïîâ-

ñþäæåííÿ  íàáóâàþòü

ï³äñèëþâà÷³  êëàñó  D.  Ó

òàêèõ ï³äñèëþâà÷àõ òðàí-

çèñòîðè ïðàöþþòü â êëþ-

÷îâîìó ðåæèì³, ôîðìóþ÷è íà âèõîä³ ïîñë³äîâí³ñòü ³ìïóëüñ³â ð³çíî¿ òðè-

âàëîñò³, ï³ñëÿ ô³ëüòðóâàííÿ ÿêî¿ íà íàâàíòàæåíí³ â³äòâîðþºòüñÿ àíàëî-

ãîâèé ñèãíàë. Ê.ê.ä. òàêèõ ï³äñèëþâà÷³â íàäçâè÷àéíî âèñîêèé çà ìàëèõ

ãàáàðèò³â ³ íåçíà÷íîãî âèä³ëåííÿ òåïëà.

3.5. Êîëà çì³ùåííÿ ï³äñèëþþ÷èõ êàñêàä³â

ßê  áóëî  çàçíà÷åíî,  ùîá  çàäàòè  ðåæèì

ñïîêîþ êàñêàäó, íà éîãî âõ³ä íåîáõ³äíî ïî-

äàòè ïåâíå çíà÷åííÿ ïîñò³éíî¿ íàïðóãè, ùî

ìຠíàçâó íàïðóãè çì³ùåííÿ. Êîëà, ÿê³ çà-

áåçïå÷óþòü  ïîäà÷ó  ö³º¿  íàïðóãè,  íàçèâà-

þòüñÿ êîëàìè çì³ùåííÿ (ðîáî÷à òî÷êà Ð

çì³ùóºòüñÿ ç ïîëîæåííÿ, ùî â³äïîâ³äຠ²

Á 

=

0

ó ïîëîæåííÿ, çóìîâëåíå êëàñîì).

²ñíóº äâà ñïîñîáè çàäàííÿ ïî÷àòêîâî¿ íà-

ïðóãè: ô³êñîâàíèì ñòðóìîì àáî ô³êñîâàíîþ

íàïðóãîþ.

Ïåðøèé ñïîñ³á ðåàë³çóºòüñÿ çà äîïîìîãîþ

äâîõ ñõåì. Îäíó ç íèõ  çîáðàæåíî íà ðèñ. 3.7

(ââàæàºìî äæåðåëî âõ³äíîãî ñèãíàëó óìîâíî

çàêîðî÷åíèì). Ó ö³é ñõåì³ íàïðóãà çì³ùåííÿ

Å

Ê

Å

çì

U

0

Á

U

0

Ê

VT1

+

+

⎯

⎯

R

Ê

R

Á

I

0

Ê

I

0

Á

↑

Ðèñ. 3.7 – Çì³ùåííÿ

äîïîì³æíèì äæåðåëîì

íàïðóãè

Ðèñ. 3.6 – Âèõ³äíà äèíàì³÷íà õàðàêòåðèñòèêà

ï³äñèëþâà÷à â ðåæèìàõ êëàñ³â Â ³ Ñ

Ð

à

1

á

1

Å

Ê

I

Ê

θ

=

π

/2

2

θ

U

I

Á

 = 0

U

0

Ê

t