Электронные усилители

Управляемые полупроводниковые выпрямители

С помощью вентилей, имеющих управляемые электроды (тринисторы, симисторы), можно регулировать момент отпирания выпрямителя и тем самым изменять выпрямленное напряжение и ток. Схема, содержащая управляемые вентили и позволяющая регулировать напряжение на нагрузке, называется управляемым выпрямителем.

В управляемый выпрямитель тиристор включается как обычный вентиль, а к его управляющему электроду подводятся от цепи управления (ЦУ) импульсы, включающие тиристоры с запаздыванием на угол α по отношению к выпрямляемому напряжению (рис. 43). Последовательно с нагрузкой R_н включен дроссель L для уменьшения бросков тока в момент открывания тиристоров.

Через тиристор VSI, включившийся в момент, соответствующий ωt = α (рис. 44), на выход выпрямителя подается напряжение первой фазы вторичной обмотки u₁. При ωt ˃ π напряжение u₁ становится отрицательным, однако тиристор VS1 не запирается, так как в дросселе L наводится э.д.с. самоиндукции с полярностью и величиной, обеспечивающими напряжение на катоде VSI, меньше чем u₁.

Рис. 43. Схема управляемого выпрямителя па тринисторах

Рис. 44. Диаграмма управляемого выпрямителя

При ωt = π + α открывается тиристор VS2, через который на выход подается напряжение и₂, являющееся в данном интервале положительным. Ток дросселя переходит на вторую фазу, а тиристор VS1 запирается. Таким образом, напряжение на выходе выпрямителя и создается только теми частями напряжений вторичных обмоток и₁ и и₂, которые соответствуют открытым тиристорам (заштрихованы на рис. 44).

Напряжение на нагрузке получается почти равным постоянной составляющей напряжения и, подводимого к цепи LR, оно возрастает при уменьшении угла α и спадает при его увеличении.

Напряжение на нагрузке в тиристорном выпрямителе определяется не только амплитудой подводимого напряжения, но и углом отставания управляющих тиристорами импульсов α. Регулировка выпрямленного напряжения посредством изменения фазы управляющих импульсов не связана с гашением избытка мощности в самом регулируемом выпрямителе, что является его основным достоинством.

Усилителем называется устройство, которое при подаче на его входные зажимы напряжения U₁ или тока I₁ создает на выходных зажимах напряжение U₂ = K_U · U₁ или ток I₂ = K_i · I₁ (рис. 45).

Коэффициенты K_U и K_i называются соответственно коэффициентами усиления по напряжению и току. В определенных пределах изменения напряжения, тока или частоты эти коэффициенты обычно постоянны. Питаются усилители от источников постоянного напряжения — выпрямителей или аккумуляторов.

В зависимости от требуемого коэффициента усиления усилители могут быть однокаскадными или многокаскадными.

Работа усилителей основана на различных принципах. Могут быть использованы насыщенные дроссели (магнитные усилители), электровакуумные приборы (ламповые усилители), полупроводниковые приборы (транзисторные усилители), микроэлектронные полупроводниковые приборы (усилители на ИМС) и т.д.

Усилители электрических сигналов используются во многих областях — в вычислительной технике, в автоматике, телевидении, радиосвязи и т.д.

Рис. 45. Схема усилителя (а) и его амплитудная характеристика (б)

Работа усилителей характеризуется параметрами и зависимостями для номинального режима.

Если на вход усилителя (рис. 45, а) подано синусоидальное напряжение с действующим значением U₁ или ток I₁, а в нагрузке выделяются, напряжение U₂ и ток 1₂, то зависимость выходной величины от входной называют амплитудной характеристикой (рис. 45, б). Эта характеристика должна быть линейной, однако вследствие нелинейности характеристики лампы или транзистора при больших амплитудах, вследствие других причин она становится нелинейной (см. рис. 45, б). Усилители используются преимущественно в линейной части характеристики, где коэффициенты усиления по напряжению

или по току

не зависят от значений выходных величин. Часто удобнее пользоваться логарифмами этих отношений, выражая коэффициенты в децибеллах

Во многих случаях важно знать зависимость коэффициента усиления от частоты при синусоидальном входном напряжении K_U = f (f) или K_i = f (f). Такая зависимость называется частотной характеристикой усилителя. На основе типичных частотных характеристик все усилители можно разделить на усилители постоянного тока, которые работают при частоте f = 0, и усилители переменного тока. Коэффициент усиления усилителя переменного тока может быть постоянным в широком (рис. 46, а) или узком (рис. 46, б) диапазоне частот.

Рис. 46. Частотные характеристики усилителей: широкополосного (а); резонансного (б)

В зависимости от рабочего диапазона частот усилители подразделяются на усилители низкой и высокой частоты.

Выходное напряжение усилителя сдвинуто по отношению к входному на угол φ: зависимость этого угла от частоты называется фазовой характеристикой усилителя.

Когда необходимо получить усиление по напряжению — используются усилители напряжения, соответственно для усиления тока используются усилители тока. В других случаях требуется усиление по мощности — такие усилители называются усилителями мощности.

Простейший усилитель содержит транзистор, питаемый от источника Е через резистор нагрузки R_н (рис. 47).

Рис. 47. Схема однокаскадного усилителя

Конденсатор С₁ служит для того, чтобы постоянная составляющая напряжения U_вх не проходила на базу транзистора. Резистором R₁ устанавливается исходная рабочая точка.

Для устранения постоянной составляющей в выходном напряжении U_вых включен разделительный конденсатор С₂.

Дата добавления: 2014-01-06