Усилительные каскады

Назначение и классификация усилителей.

Электронными усилителями называют устройства, предназначенные для усиления электрических сигналов. Усиление сигналов в устройствах осуществляется посредством активных усилительных элементов (транзисторов), преобразующих электрическую энергию источников питания в усиленные электрические колебания полезного сигнала.

Усилители различаются по назначению и принципу действия усилительного элемента. Их классификацию можно произвести по ряду показателей. Важным показателем является диапазон частот электрических колебаний, в пределах которого может удовлетворительно работать усилитель. По этому признаку различают следующие типы усилителей.

Усилители низкой частоты служат для усиления электрических колебаний в основном звуковых частот. Обычно ухо человека воспринимает как звук лишь колебания частиц воздуха с частотой от 20 до 20000 Гц. Эти частоты называются звуковыми. Как правило, усилители звуковых частот изготавливают не на весь их диапазон, а на более узкую полосу (от f_н = 30-200 Гц до f_в = 3000-15000 Гц), в пределах которой можно осуществить малоискаженную передачу полезного сигнала. Эти усилители имеют более простое устройство и широко используются в аппаратуре проводной связи, радиовещании и других устройствах.

Усилители высокой частоты обычно применяют в радиоприемных и радиопередающих устройствах для усиления модулированных колебаний с несущей частотой порядка сотен килогерц и выше.

Широкополосные усилители используют для усиления сигналов в широкой полосе (от нескольких герц до нескольких мегагерц) частот в устройствах импульсной связи, телевидения, радиолокации.

Усилители постоянного тока или напряжения предназначены для усиления постоянной и переменной составляющих сигнала в диапазоне частот от f_н = 0 до высшей рабочей частоты f_в, обычно составляющей несколько килогерц. Усилители применяются в автоматике, телемеханике, измерительной аппаратуре и счетно-рашающих устройствах.

Усилители на транзисторах имеют почти неограниченный срок службы (десятки тысяч часов), безинерционны, обладают высокой надежностью, малой чувствительностью к ударам, вибрации, тряске. Существенными недостатками этих усилителей являются большой разброс параметров транзисторов, их большая температурная зависимость, относительно высокий уровень собственных шумов.

По назначению различают усилители тока, напряжения, мощности. Кроме того, усилители отличаются построением схемы и режимом работы усилительных элементов.

Транзисторы

Транзисторы (Т) – полупроводниковые приборы, служащие для усиления мощности электрических сигналов. По принципу действия транзисторы делятся на биполярные и полевые (униполярные).

Рисунок 29 – Структура биполярного транзистора типов р – п – р (а),

п – р – п (б) и их условнее обозначение

Биполярный транзистор (БТ) – представляет собой трехслойную структуру (рис. 29). В зависимости от способа чередования слоев БТ называются транзисторами типа р – п – р или типа п – р – п (рис.29, а, б).

Транзистор называется биполярным, если физические процессы в нем связаны с движением носителей обоих знаков (свободных электронов и дырок).

В биполярном транзисторе средний слой называется базой (Б), один крайний слой – коллектором (К), а другой крайний слой эмиттером (Э). Каждый слой имеет свой вывод, с помощью которых биполярный транзистор подключается в цепь. В зависимости от того, какой из выводов транзистора является общим для входа и выхода существует три схемы включения транзистора: с общей базой (ОБ); с общим эмиттером (ОЭ); с общим коллектором (ОК).

Структура и условное обозначение одного из видов полевых транзисторов показана на рисунке 30. У полевых транзисторов (ПТ) так же, как и у биполярных – три электрода, называемые истоком, стоком и затвором.

Истоком (И) называется электрод, из которого в центральную область ПТ (канал) входят основные носители заряда п или р - типов.

Сток (С) – электрод, через который основные носители уходят из канала.

Затвор (З) – электрод, управляющий потоком носителей заряда.

Поскольку в полевом транзисторе ток определяется движением носителей только одного знака р или п - типов, эти транзисторы называют также униполярными.

Рисунок 30 – Структура (а) и условное обозначение (б) полевого транзистора с каналом р - типа

Дата добавления: 2014-01-07