Усилители. При передаче телефонных разговоров по линии связи происходит преобразование речи в эл

При передаче телефонных разговоров по линии связи происходит преобразование речи в эл. сигналы, а на приемном конце обратный процесс. В процессе передачи эл. колебания затухают и теряют мощность. Для нормальной телефонной связи эти сигналы многократно усиливаются. Схемо-техника усилителей связана с развитием электроники лампы транзисторы микросхемы. 1904 – ламповый диодный усилитель. 1907 – ламповый триод. В 1915 В.И. Коволенков осуществил первую в мире телефонную трансляцию на использовании двухстороннего усилителя. Это позволило установить в 1922 году связь между Москвой и Ленинградом.

Советские ученые Г.В. Брауде и В.И. Крейцер в 1930г. создали широкополосный (импульсный) усилитель.

Первый полупроводниковый усилитель был создан в 1922г. О.В. Лосевым. Усиление эл. сигналов значит увеличение мощности этих сигналов. Используются усилители в радиосвязи, телефонной, телевизионной. Усилитель эл. сигналов представляет собой активный четырехполюсник, Входной источник усиливаемых сигналов ЭДС. Вых. нагрузка усилительного элемента.

Структурная схема усилительного каскада E_r – генератор напряжения R_вх – входное сопротивление

~

~

Rвх

Uвх

Rвых

Uвых

Rн

Rн

Еr

Усилитель

Усилителем называется устройство, предназначенное для повышения (усиления) напряжения тока или мощности. Е_вых - выходной генератор напряжения; R_н – сопротивление нагрузки. Процесс усиления осуществляется усилительным элементом – транзистором.

1’

2’

Е

U1

U2

I. Классификация усилителей

1). Усилитель напряжения. Условие усиления R_вх >> R_г – условие усилителей напряжения. R_н >> R_вых – это обеспечивает относительно большое изменение напряжения на нагрузке при небольших изменениях токов во входных и выходных цепях.

2). Усилитель постоянного тока (УПТ): R_вх << R_г, R_н << R_вых

3). Усилитель мощности. R_вх ≈ R_г, R_н ≈ R_вых – необходимые условия.

II. По току

Усилители постоянного тока, усилители переменного тока, импульсные усилители.

III. По структуре

Однокаскадный, многокаскадный.

Каскады нумеруются в возрастающем порядке. Первый каскад называется входным, последний выходным или оконечным.

Нагрузкой первого каскада является R_вх второго каскада, а источником входного сигнала для второго каскада является выход первого каскада. Выходной каскад многокаскадного усилителя всегда является усилителем мощности (громкоговоритель). Промежуточные каскады необходимы для обеспечения заданного коэффициента усиления, они называются каскадами предварительного усиления.

Параметры усилителя:

1). Коэффициент усиления по мощности. Он всегда > 1и определяется по формуле.

2). Коэффициент усиления по напряжению (оценивает работу каскада на лампах).

3). Коэффициент усиления по току (каскады на транзисторах, в отличие от ламп, не могут работать при отсутствии тока во входной цепи).

При прохождении через усилитель сигнал испытывает искажение. Искажения бывают линейными и нелинейными.

Нелинейность усилителя гармонических сигналов оценивает коэффициент (К_г) нелинейных искажений, измеряется в %.

В усилителях звуковой частоты нелинейные искажения частоты незаметны на слух, если К_г < 0,2 ÷ 0,5 %, а для внешнего усиления К_г < 0,5 %.

Коэффициент усиления по напряжению зависит от частоты усиливаемого сигнала.

III. АЧХ – которая представляет собой зависимость модуля коэффициента усиления от частоты.

|Кус|

|Ку.m|

|Ку.min|

fmin

fmax

f

|К_m| - модуль коэффициента усиления.

f – текущее значение частоты.

f_min, f_max – граничные частоты.

На границе модуль усиления уменьшается не более чем в раз. Такое отношение не отображается на качестве звука.

IV. Коэффициент частотных искажений (М) – это отношение максимального значения модуля коэффициента усиления к модулю коэффициента усиления на частоте f.

По размещению полосы пропускания на оси частот усилители подразделяются:

1). Усилители первичных сигналов (УНЧ).

2). Усилители радиосигналов.

V. Амплитудная характеристика усилителя (АЧХ) – зависимость действующего (амплитудного) значения выходного напряжения на какой-либо частоте от действующего значения входного напряжения.

При воздействии на вход усилителя той же частоты

Uвых

Uвх

KU

VI. Динамический диапазон усилителя (D) – это отношение U_вых.max к U_вх.min.

Для усилителя мощности. Р_вых.max – выходная мощность собственных шумов на выходе усилителя.

КПД:

По виду связи между отдельными каскадами транзисторные усилители могут быть:

1). С емкостной связью (резистивные усилители).

2). С трансформаторной связью позволяют достаточно просто согласовать низкое входное и высокое выходное сопротивление.

3). Усилители с непосредственной связью (содержит меньшее число деталей) и равномерную частотную характеристику.

Принципиальная схема усилителя с общим эмиттером

Cф

RБ1

RН

RБ2

U1

RЭ

Cр

Rф

Rн

СЭ

U2

СН

EК

VT

+

–

1’

2’

Транзисторный резистивный усилитель напряжения с общим эмиттером автоматическим напряжением смещения последовательным коллектором питания, резистивно-емкостной связью с последовательными каскадами.

1). Усилительный элемент транзистора.

2). Нагрузкой усилителя является Rн по частоте сигнала (резистивной).

3). Назначение усилителя.

4). ОЭ - для вх. и вых. через С_э по переменному току эмиттер общий провод.

5). С автоматическим напряжением смещения – постоянное напряжение на участке база эмиттера при включении Е_к создается автоматически (R_э, R_Б1, R_Б2).

6). С последовательным коллекторным питанием – напряжение на участок КЭ подается через резистор нагрузки усилительного прибора R_к, то есть транзистор и R_к смещены последовательно к Е_к.

7). Резистивно-емкостная связь с последующим каскадом – R_к и С_р.

Е_к – источник питания, обеспечивает усиление мощности сигнала и постоянное напряжение на электродах транзистора в единицы и десятки вольт.

R_к – нагрузочный резистор, на нем выделяется усиленное напряжение.

С_р – разделительный конденсатор. Не пропускает постоянную составляющую в последующий каскад.

С_э – шунтирующий конденсатор. Блокирует Rэ и устраняет отрицательную обратную связь по частоте сигнала.

R_ф и С_ф – фильтры.

R_Б1, R_Б2 – базовый усилитель. Он обеспечивает постоянное U на базе. R_Б1 – единицы-десятки кОм, R_Б2 – единицы кОм.

R_Э – резистор в цепи эмиттера. Обеспечивает автоматическое напряжение смещения на участке БЭ.

R_н и С_н – эквивалентная нагрузка.

Дата добавления: 2014-01-11