Аперіодичний підсилювач безперервних коливань

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Аперіодичний підсилювач безперервних коливань

 

Зміст

1. Особливості підстлювачів з СБ, СК та порівняльний аналіз схем (каскадів) підсилення

2. Порівняльна оцінка схем СЕ, СБ, СК

3. Особливості підсилювачів на уніполярному транзисторі та підсилювачів потужності на БТ

4. Особливості підсилювачів на БТ

5. Призначення елементів схеми

6. Робота схеми

1. Особливості підстлювачів з СБ, СК та порівняльний аналіз схем (каскадів) підсилення

Схема з СК (емітерний повторювач; повторювач напруги). Типова схема ЕП зображена на мал. 2.1.

Мал 2.2

Елементи Rб1, Rб2, Rе забезпечують потрібний режим роботи по постійному струму та його стабілізацію; Rе навантажує ланцюг емітера та служить для виділення підсиленого сигналу, що є одночасно опором ВЗЗ по змінному струму.

Сф –з’еднує колектор по змінному струму з загальним дротом. Особливістю даного каскаду, визначаючою всі його властивості є те, що напруга підсиленого сигналу, створена на Rе змінним струмом емітера Urе , повністю збігається за фазою з вхідним сигналом (див. Мал.2.2.),напруга Uбе буде рівня різниці напруг вхідного сигналу та Urе (вихідного сигналу).

Uбе=Uвх -Urе ≈Uвх-Uвих

Тобто в схемі ЕП діє 100% ВЗЗ по змінному струму, який й визначає основні характеристики даного підсилювача.

Коефіцієнт підсилення напруги:

Kuеп= Uвих/Uвх≈Uвх-Uбе/Uвх=1-Uбе/Uвх <1

Оскільки Uбе << Uвх то Kuеп≈1

Коефіцієнт підсилення струму.

З-за того, що вхідним струмом в схемі ЕП є струм емітера, а вхідним струм бази,то

Кіеп=Іе/Іб >>1≈-h21e

 

Коефіцієнт потужності

Kpen=Kien*Kuen ≈–h21e

100% Взз по струму, який має місце в схемі ЕП, суттєво збільшує вхідний та зменшує вихідний опір каскаду.

Тобто ЕП (повторювач напруги) має наступні властивості:

·        Не змінює фазу сигналу, підведеного до цого входу;

·        Не підсилює вхідний сигнал по напрузі (Ku≈1 ),але підсилює по струму та потужності;

·        опір (Zвх>>1/g11e – без врахування впливу базового дільника) та малий вихідний опір;

·         

з урахуванням не перелічених властивостей ЕП та в першу чергу високий вхідний та малий вихідний опір його використовують для узгодження з малим опором.

З-за слабкого впливу змін опору навантаження ЕП на його вхідну проводимість ЕП можливо використовувати для розв’язка нестабільного навантаження від джерела коливань з високою стабільністю.

Схема з загальною базою

Мал.2.3.

Варіант схеми зображений на мал. 2.3. з загальною базою. Призначення елементів Rб1,Rб2,Rе,Rк,Cф,як і всхемі з СЕ. Сбл з’еднує базу з загальним дротом по змінному струму.

Основна особливість даного підсилювача це те, що крізь джерело підсилюємого сигналу проходить змінна складова струму емітера, а вхідним опором каскаду практично є опір, переходу Б-Е, зашунтований опорами Rе та опором джерела вхідного сигналу. Це обумовлює дуже низький вхідний опір, значно менший ніж у схем з СЕ а тимпаче СК.

Вихідним сигналом в даній схемі є змінна напруга ~URk ,створюватиме змінним струмом Ik~ на Rk . Так як Ik~ є частиною Iе~ , який синфазний з напругою вхідного сигналу Uвх , то вихідний сигнал в схемі СБ співпадає за фазою з вхідним сигналом.

Схема СБ не підсилює по струму, так як вхідним струмом є струм емітера Iе , а вихідним – менший за величиною струм колектора Ik ,то

Кiзб=Iвих/Iвх=Ik/Iе=Ik/Ik+Iб=1/1+Iб/Ik ≈1 (Ik>>Iб)

По напрузі схема СБ підсилює навіть краще, ніж схема СЕ

К^зб_о=- g_21e/g_22e+1/R_k+1/R_n;

К^зб_о ≈ g_21e/1/R_k+1/R_n

 

 К_о – коефіцієнт підсилення напруги в області передніх частот, де нерівномірність АЧХ відсутня, а її нормоване значення рівне одиниці.

Вхідна провідність схеми з СБ в порівнянні з схемами СЕ та СК велика та практично рівна:

Y_вх ≈g_21e; g_21e >>g_11e g_21e >>g_22e

Тобто дана схема має самий низький вхідний опір із розглянутих схем: СБ, СК та СЕ.

Вхідна провідність схеми СБ такаж як й в схемі СЕ та рівна :

Y_вих = g_22e

Коефіцієнт підсилення потужності приблизно рівен коефіцієнту підсилення напруги, так як схема СБ не підсилює по струму

К_і^зб≈1

2. Порівняльна оцінка схем СЕ, СБ, СК

 

1.     З розглянутих схем тільки схема СЕ змінює фазу підсилюємого сигналу на підсилювачі ( в області середніх частот);

2.     Найбільшими підсилювальними властивостями володіє схема СЕ, у якого К_u^зе >> 1 та К_і^зе >> 1, в той час як К_u^зк <1 та К_і^зб<1;

3.     Схеми СК та СБ мають більш широку смугу робочих частот в порівнянні зі схемою СЕ, з-за того, що в цих схемах має місце ВЗЗ;

4.     Найбільшим вхідним опором володіє схема з СК;

5.     Найменшим вхідним опором володіє схема з СБ;

6.     Найменшим вихідним опором володіє схема з СК;

7.     Наймнший вихідний опір має схема з СБ.

Кількісна оцінка розглянутих параметрів приведена в таб. 9.1. (Л.1. с 383)

3. Особливості підсилювачів на уніполярному транзисторі та підсилювачів потужності на БТ

 

При використанні польових транзисторів (ПТ) для побудови схем підсилювачів також, як і в випадку БТ, можливі три схеми їх підключення: з загальним витоком (ЗВ), загальним стоком (ЗС) та загальним Затвором (ЗЗ).

Основною особливістю схем підсилювачів на ПТ, є те, що розміром струму вихідного кола (кола стока) керує змінна напруга сигналу, діюча на ділянці затвор-стік, а не струм переходу Б-Е, як в схемах Підсилювачів на БТ. Процеси в Підсилювачах на ПТ в багато в чому схожі з процесами в лампових підсилювачах.

Залежність струму стоку від температури обумовлює наявність в схемі підсилювача на ПТ елементів (кіл), температурної стабілізації точки спокою

З-за значно більшого (на декілька порядків ε _з-в =10⁸ -10¹⁰ Ом) вхідного опору ПТ в порівнянні з БТ струм затвору в режимі спокою має розмір, яким можливо в більшості випадків знехтувати.

Варіанти схем підсилювачів на ПТ с керованим р-n переходом та каналом n- типу зображені на мал.2.4