🗊Презентация Усилительные каскады на биполярных транзисторах

Лекция 4-5 УСИЛИТЕЛЬНЫЕ КАСКАДЫ НА БИПОЛЯРНЫХ ТРАНЗИСТОРАХ

Усилитель – это устройство, увеличивающее мощность входного сигнала за счет энергии источника питания, т.е. усилитель всегда лишь управляет передачей энергии к нагрузке. Усилитель – это устройство, увеличивающее мощность входного сигнала за счет энергии источника питания, т.е. усилитель всегда лишь управляет передачей энергии к нагрузке. Многие усилители состоят из нескольких ступеней, осуществляющих последовательное усиление сигнала, которые называются - каскадами

Классификация усилителей по виду сигнала: усилители периодических сигналов; усилители постоянного тока (УПТ); импульсные усилители; специальные. по роду усиливаемой величины: усилители тока (ki>1); усилители напряжения (ku >1); усилители мощности (kp >1)

Важнейшим показателем усилителей является амплитудно-частотная характеристика (АЧХ): зависимость модуля коэффициента усиления ku для синусоидального входного сигнала от частоты. Важнейшим показателем усилителей является амплитудно-частотная характеристика (АЧХ): зависимость модуля коэффициента усиления ku для синусоидального входного сигнала от частоты.

Основные элементы каскада: управляемый элемент (БТ) и резистор R Для обеспечения работы каскада при ~ входном сигнале в его входной и выходной цепи должны быть созданы постоянные составляющие тока Iп и напряжения Uп. Для этого во входную цепь подают постоянное напряжение Uвх п.

Графоаналитический метод расчета усилительного каскада с ОЭ

Линия нагрузки

Графоаналитический метод расчета усилительного каскада с ОЭ

Порядок расчета На выходных характеристиках строится линия нагрузки каскада, которая представляет собой геометрические места точек, координаты которых соответствуют возможным значениям точки покоя каскада. На входной характеристике выбирается необходимое значение тока базы покоя, и тем самым определяются координаты точки покоя П, путем пересечения соответствующей выходной характеристики с линией нагрузки. Для исключения искажений выходного сигнала необходимо, чтобы рабочая точка при перемещении вверх по линии нагрузки не заходила в область нелинейных начальных участков выходных характеристик, а при перемещении вниз – в область начальных токов коллектора.

Широкополосный (апериодический) усилитель Основное требование к усилителю: отсутствие искажений закона изменения входного сигнала в процессе усиления. Для обеспечения этого требования для режима покоя необходимо выбрать прямолинейный участок входной характеристики и подать постоянное напряжение, смещающее эмиттерный переход в прямом направлении.

ШПУ С1 и С2 – разделительные емкости (отделяют переменную составляющую от постоянной составляющей; С3 – блокирующий конденсатор (устраняет ООС по переменному току); RБ1, RБ2 – делитель напряжения (для смещения эмиттерного перехода в прямом направлении и выхода на линейный участок входной характеристики.

0 – t1: 0 – t1: uвх= 0 (постоянное напряжение); uБ=2 В; uЭ = 2 - 0,6 = 1,4 В; uК = 8 В (режим зависит от RК); t1 – t2: малый входной сигнал, uБ=2 + uвх, uЭ=const, т.к. есть С3 (фильтрация переменной составляющей); t2 – t3: Большой входной сигнал. Возможны искажения типа «ограничение». Нежелательно искажение uК ; t3 – t4: Другой режим, при увеличении RК (аналогично t1 – t2). Искажений нет, режим удачнее.

Избирательные усилители - это усилители, работающие в определенной полосе частот. Типы усилителей: Резонансный усилитель; Усилитель с полосовыми фильтрами; Усилитель с избирательными RC цепями.

Частотные свойства одиночного колебательного контура

ρ – характеристическое сопротивление, т.е. сопротивление каждого элемента на резонансной частоте; ρ – характеристическое сопротивление, т.е. сопротивление каждого элемента на резонансной частоте; R0, r0 – эквивалентное резонансное сопротивление (теоретически R0=, r0=0 – для контура без потерь); Потери в контуре – активное сопротивление провода катушки, потери в сердечнике, гистерезис, вихревые токи.

Селективность усилительных свойств оценивается добротностью: Селективность усилительных свойств оценивается добротностью:

Резонансный усилитель с ОЭ L, C –параллельный контур коллекторной цепи (вместо резистора в широкополосном усилителе).

Усилитель постоянного тока (УПТ) УПТ предназначены для усиления сигналов, медленно изменяющихся во времени, т.е. сигналов, частота которых приближается к нулю. Дрейфом усилителя называется самопроизвольное изменение выходного напряжения УПТ при неизменном напряжении входного сигнала. Причины дрейфа: нестабильность напряжения питания схемы, температурная нестабильность параметров транзисторов и резисторов. Напряжение дрейфа определяют при закороченном входе усилителя по приращению выходного напряжения.

Т.П. – термопара – электрический термометр (служит для преобразования текущего значения температуры в электрический сигнал. Т.П. – термопара – электрический термометр (служит для преобразования текущего значения температуры в электрический сигнал. Термопара состоит из 2-х различных металлических пластин, одни концы которых соединены сваркой или пайкой. При нагреве места соединения пластин на их концах образуется постоянное напряжение, которое пропорционально значению температуры нагрева.

Ключевой режим работы БТ

Качество транзисторного ключа определяется в первую очередь падением напряжения на транзисторе в открытом состоянии (остаточное напряжение) и остаточным током транзистора в закрытом состоянии. Качество транзисторного ключа определяется в первую очередь падением напряжения на транзисторе в открытом состоянии (остаточное напряжение) и остаточным током транзистора в закрытом состоянии. Строится линия нагрузки по уравнению: UКЭ= - (EK - IK·RK) Режим отсечки транзистора осуществляется подачей на его вход напряжения положительной полярности (Uвх>0). Эмиттерный переход запирается и IЭ=0. Вместе с тем через резистор RБ протекает обратный (тепловой) ток коллекторного перехода IК0 (точка МЗ).

Протекание IК0 связано с тем, что транзистор в закрытом состоянии не обеспечивает полное отключение RK от источника питания. Малое значение IК0 является одним из критериев выбора транзистора для ключевого режима работы. Протекание IК0 связано с тем, что транзистор в закрытом состоянии не обеспечивает полное отключение RK от источника питания. Малое значение IК0 является одним из критериев выбора транзистора для ключевого режима работы. Значение входного запирающего напряжения выбирают из расчета: UБЭ= Uвх.зап – IK0·RБ > 0 Для германиевых транзисторов UБЭ =0,5–2 В.

Режим открытого состояния транзистора достигается изменением полярности входного напряжения (Uвх0), точка М0. Режим открытого состояния транзистора достигается изменением полярности входного напряжения (Uвх0), точка М0.

Диаграммы напряжений и токов ключевой схемы

Определить схему включения транзисторов VT1, VT2, VT3 в схеме многокаскадного усилителя НЧ.