Предварительный каскад УНЧ

Усилители низкой частоты в основном предназначены для обеспечения заданной мощности на выходном устройстве, в качестве которого может быть – громкоговоритель, записывающая головка магнитофона, обмотка реле, катушка измерительного прибора и т. д. Источниками входного сигнала являются звукосниматель, фотоэлемент и всевозможные преобразователи неэлектрических величин в электрические. Как правило, входной сигнал очень мал, его значение недостаточно для нормальной работы усилителя. В связи с этим перед усилителем мощности включают один или несколько каскадов предварительного усиления, выполняющих функции усилителей напряжения.

В предварительных каскадах УНЧ в качестве нагрузки чаще всего используют резисторы; их собирают как на лампах, так и на транзисторах.

Усилители на биполярных транзисторах обычно собирают по схеме с общим эмиттером. Рассмотрим работу такого каскада (рис. 26). Напряжение синусоидального сигнала u_вх подают на участок база – эмиттер через разделительный конденсатор С_р1, что создает пульсацию тока базы относительно постоянной составляющей I_б0. Значение I_б0 определяется напряжением источника Е_к и сопротивлением резистора R_б. Изменение тока базы вызывает соответствующее изменение тока коллектора, проходящего по сопротивлению нагрузки R_н. Переменная составляющая тока коллектора создает на сопротивлении нагрузки R_k усиленное по амплитуде падение напряжения u_вых.

Рис. 27. Графический анализ работы схемы с ОЭ

Расчет такого каскада можно произвести графически с использованием приведенных на рис. 27 входных и выходных характеристик транзистора, включенного по схеме с ОЭ. Если сопротивление нагрузки R_н и напряжение источника Е_к заданы, то положение линии нагрузки определяется точками С и D. При этом точка D задана значением Е_к, а точка С – током I_к = Е_к / R_н. Линия нагрузки CD пересекает семейство выходных характеристик. Выбираем рабочий участок на линии нагрузки так, чтобы искажения сигнала при усилении были минимальны. Для этого точки пересечения линии CD с выходными характеристиками должны находиться в пределах прямолинейных участков последних. Этому требованию соответствует участок АВ линии нагрузки.

Рабочая точка при синусоидальном входном сигнале находится в середине этого участка – точка О. Проекция отрезка AO на ось ординат определяет амплитуду коллекторного тока, а проекция того же отрезка на ось абсцисс – амплитуду переменной составляющей коллекторного напряжения. Рабочая точка O определяет ток коллектора I_к0 и напряжение на коллекторе U_кэ0 соответствующие режиму покоя.

Кроме того, точка O определяет ток покоя базы I_б0, а следовательно, и положение рабочей точки O' на входной характеристике (рис. 27, а, б). Точкам А и В выходных характеристик соответствуют точки А' и В' на входной характеристике. Проекция отрезка А'O' на ось абсцисс определяет амплитуду входного сигнала U_{вх т}, при которой будет обеспечен режим минимальных искажений.

Строго говоря, U_{вх т}, необходимо определять по семейству входных характеристик. Но так как входные характеристики при различных значениях напряжения U_кэ, отличаются незначительно, на практике пользуются входной характеристикой, соответствующей среднему значению U_кэ = U_{кэ 0}.

Дата добавления: 2013-12-13