КАТЕГОРИИ: Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748) |
Усилитель на биполярном транзисторе с общим эмиттером
ЭЛЕКТРОННЫЕ УСИЛИТЕЛИ Электронным усилителем называют устройство, предназначенное для усиления напряжения, тока и мощности электрических сигналов. При этом наиболее важным является усиление мощности, так как усиление напряжения (без усиления мощности) можно получить просто с помощью трансформатора. Следует подчеркнуть, что мощность сигналов в электронных усилителях усиливается за счет энергии источников питания. Электронный усилитель является наиболее распространенным электронным устройством. Он непосредственно используется в проводной связи, в звуковом кино, в автоматике для усиления сигналов датчиков, измерения электрических и неэлектрических величин, в управляющих и регулирующих устройствах, а также в аппаратуре геологической разведки, точного времени, медицинской, музыкальной и многих других случаях. Кроме того, электронные усилители применяют в других электронных устройствах: электронных генераторах, преобразователях формы и частоты сигналов и др. Усилители можно подразделить на ряд типов по различным признакам. Наиболее часто их классифицируют по диапазонам частот усиливаемых сигналов. Усилители постоянного тока (УПТ) предназначены для усиления напряжения постоянного тока или медленно изменяющихся сигналов. Их используют для усиления сигналов различных датчиков, называемых также первичными преобразователями. Усилители звуковых частот (УЗЧ) предназначены для усиления электрических сигналов в звуковом диапазоне частот (от 20 Гц до 20 кГц). Усилители низкой частоты (УНЧ) используют для усиления сигналов в диапазоне частот от 20 Гц до 100 кГц. Избирательные, или селективные (резонансные), усилители усиливают сигналы в сравнительно узкой полосе частот. Наиболее часто их используют в радиоэлектронной аппаратуре, в частности для усиления высокочастотных колебаний в радиоприемниках, сокращенно их обозначают УВЧ-усилители высокой частоты. Широкополосные усилители предназначены для усиления широкого спектра частот (от десятков герц до нескольких мегагерц) и используются, например, в телевизионных приемниках. Рассматриваемый усилитель (рис. 101) предназначен для усиления гармонических сигналов (сигналов синусоидальной формы) в диапазоне низких частот. Название такой схемы объясняется тем, что эмиттер здесь является общим для входной и выходной цепей. Схема имеет наибольшее распространение, так как она обеспечивает наибольшее усиление мощности сигнала.
Рис. 101. Схема электронного усилителя на биполярном транзисторе с общим эмиттером Приведенные на рис. 101 элементы имеют следующее назначение: транзистор р-п-р - усилительный элемент; +Ек и -Ек - зажимы источника питания схемы; R1, R2 - резисторы делителя напряжения, обеспечивающего подачу напряжения питания базы для установки нужного режима работы усилительного элемента (транзистора); RK - резистор коллекторной нагрузки; Rэ, Сэ - элементы схемы температурной стабилизации режима работы транзистора; С1 и С2 - конденсаторы, служащие для разделения постоянных и переменных токов в схеме. Для анализа работы усилителя используют входную характеристику транзистора Iб = f(Uбэ) (рис. 102, а) и семейство выходных характеристик IK =f(Uкэ) (рис. 102, б). На рисунке Uбэ0 - напряжение смещения базы, т.е. напряжение питания базы (при отсутствии сигнала); Uбm = Uвх m - амплитуда синусоидального напряжения сигнала, подаваемого на базу; Iб0 - ток базы при отсутствии сигнала (ток покоя); Iбm - амплитуда переменной составляющей тока базы; Uкэ0 - напряжение питания коллектора (напряжение на коллекторе при отсутствии сигнала); Uкm- амплитуда переменной составляющей напряжения на коллекторе; Iк0 — ток коллектора при отсутствии сигнала (ток покоя коллектора).
Рис. 102. Вольт-амперные характеристики усилителя: входная (а); При выборе точки покоя на прямолинейном участке проходной характеристики, рис. 102 в и при условии, что напряжения и токи не выходят за пределы линейного участка, можно получить переменную составляющую коллекторного тока такой же формы, как напряжение сигнала, подаваемого на базу, т.е. получить неискаженное усиление сигнала. Усиление здесь достигается за счет того, что ток коллектора, образуемый от энергии источника питания, во много раз больше, чем ток базы, а напряжение сигнала на коллекторной нагрузке, определяемое произведением тока на сопротивление нагрузки, также во много раз больше напряжения сигнала, подаваемого на базу. Основные характеристики усилителя: Амплитудно-частотная характеристика (рис. 103 а) представляет собой зависимость коэффициента усиления Ки от частоты сигнала f Ки =φ(f).
Рис. 103. Амплитудно-частотная (а) и амплитудная (б) характеристики усилителя Коэффициент усиления уменьшается на нижних частотах вследствие увеличения реактивного сопротивления разделительных конденсаторов Хс = 1 / ωС, включенных последовательно в цепях прохождения сигналов. В результате большая часть напряжения падает на этих конденсаторах и выходное напряжение уменьшается. Уменьшение коэффициента усиления на верхних частотах объясняется уменьшением реактивного сопротивления паразитной емкости, шунтирующей (включенной параллельно) нагрузочное сопротивление на выходе усилителя. Эта паразитная емкость обусловлена емкостью монтажных проводов, измерительных приборов или усилительных элементов последующих каскадов усилителя. Уменьшение коэффициента усиления на нижних Кн и верхних Кв частотах по сравнению с коэффициентом усиления на средних частотах К0 оценивают коэффициентами частотных искажений Мн=К0/КН и Мн = К0/Кв. По частотной характеристике можно определить ширину полосы частот пропускания усилителя, т.е. полосу частот, в пределах которой коэффициент усиления уменьшается не более чем в √2 раз. Полоса частот пропускания усилителя определяет качество его работы, так как для неискаженного усиления сигналов усилитель должен обеспечивать равномерное усиление всех частотных составляющих сигнала. Так, например, звуковая аппаратура высокого класса имеет полосу пропускания до 20 кГц, а аппаратура радиосвязи горноспасателей ограничивается полосой пропускания 300-3000 Гц. Амплитудная (динамическая) характеристика (рис. 103 б) усилителя представляет собой зависимости выходного напряжения от входного Uвых =f(Uвх). Сростом входного напряжения Uвх выходное напряжение Uвых сначала увеличивается пропорционально, а с некоторого значения Uвx рост Uвых замедляется и прекращается. Это объясняется тем, что усиливаемый сигнал начинает выходить за пределы линейного участка проходной характеристики транзистора (рис. 102 в). Действительно, каждый транзистор обладает своим предельно максимальным током коллектора, который не возрастает при увеличении напряжения на базе. По амплитудной характеристике усилителя можно судить о диапазоне входных напряжений, которые он охватывает.
Дата добавления: 2015-05-06; Просмотров: 9893; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы! Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет |