На главную | Каталог статей | Карта сайта

УСИЛИТЕЛИ.

 

Общие понятия.

Усилитель – это такое устройство, в котором происходит полное преобразование входного сигнала. В данном устройстве входной и выходной сигнал имеют одинаковую физическую природу.

Параметры усилителей.

    1. коэффициент усиления – показывает во сколько раз сигнал на входе больше, чем сигнал на выходе.
    2. К I =I вых /I вх ; К U =U вых /U вх ; К Р вых вх

      Если усилитель многокаскадный, то коэффициент усиления определяется как:

      К=К 1 ·К 2 ·К 3 · … ·К n

      Изменение громкости звука пропорционально логарифму от соответствующего изменения звуковой энергии. Поэтому в современных усилителях коэффициент усиления измеряется в децибелах.

      Усилитель в один децибел – это отношение мощности как десять к одному, для которых десятичный логарифм равен 1:

      K = 10·lg(Р вых вх ) = 1

      Если усилитель многокаскадный, то в децибелах он выражается как:

      К=К 1 2 3 + … +К n

    3. диапазон усиливаемых частот – это область частот, в которых изменение коэффициента усиления не превышает допустимых значений.
    4. выходная мощность – это мощность, которая развивается усилителем в нагрузке.
    5. номинальная выходная мощность – наибольшее значение мощности, при которой искажения в усилителе не превышают допустимых значений.
    6. электрический КПД – это отношение выходной мощности к мощности, расходуемой источником анодного питания усилителя (соответствует ламповым усилителям):
    7. КПД э = Р вых о (40 – 70 %)

    8. промышленный КПД – отношение выходной мощности к суммарной мощности питания цепи усилителя:
    9. КПД пр = Р вых общ

      КПД пр < КПД э

    10. частотные искажения – искажения любой фирмы электрических сигналов обусловленные различной степенью усиления слагающих напряжения различной частоты.

Однокаскадный усилитель мощности.

Усилители мощности применяются в установках автоматики, где нагрузкой может быть электромагнитное реле, электродвигатель, исполнительный механизм, в радиоэлектронике обмотка динамика, магнитофонная головка.

Так как сопротивление нагрузки во много раз меньше внутреннего сопротивления коллекторной цепи, то мощность, которая выделяется на нагрузке в коллекторной цепи будет мала. Для того чтобы она стала максимальной необходимо чтобы

R н = R внк ,

т. е. сопротивление нагрузки должно быть равно внутреннему сопротивлению источника полезного сигнала. Для этого на практике применяются согласующие трансформаторы.

Суть согласования состоит в том, что вносимое в первичную обмотку трансформатора сопротивления нагрузки должно быть равно R внк или соизмеримо с ним. Тогда при заданных R н и R внк задача сводится к определению коэффициента трансформации.

Если принять R н = R внк , то:

т.е. трансформатор должен быть понижающим, так как R н < R внк .

При такой работе трансформатора начальное положение рабочей точки на нагрузочной прямой принимают по середине этой прямой.

Амплитуда переменной составляющей коллекторного тока меньше тока покоя. Работа в этом режиме характеризуется минимальными нелинейными искажениями и низким КПД (примерно около 40 %). В этом режиме работы усилители малой мощности и все предварительные выходные каскады усилителя низкой частоты.

Усилитель мощности с бестрансформаторным выходом.

Транзисторы, которые применяются в этом усилителе отличаются друг от друга направлением протекания тока.

Применение разнотипных транзисторов значительно упрощает схему. В схему источника питания они включены последовательно по постоянному току и в тоже время их вход и выход соединены параллельно с источником переменного напряжения, т.е. схема не содержит цепи смещения. При подаче на вход переменного сигнала на сопротивлении нагрузки, включенном последовательно с разделительным конденсатором, потечет ток равный разности переменных составляющих коллекторных токов транзисторов.

Таким образом для работы данной схемы не требуется применение специальных выходных трансформаторов. Амплитуда переменной составляющей тока в нагрузке при полной симметрии в два раза больше, чем амплитуда токов в коллекторе, т. е. схема позволяет увеличивать выходное напряжение и особенно мощность по сравнению с однотактными каскадами и сохраняются преимущества двухтактных усилителей.

Недостатком данного усилителя является, то что подобрать симметричные разнотипные транзисторы трудно.

 

Классификация усилителей.

По различным признакам усилителей делятся на ряд классов:

– усилители гармонических сигналов, предназначенные для усиления периодических сигналов различной величины и формы, гармонические составляющие которых изменяются много медленнее длительности устанавливающихся процессов в цепях усилителя.

– усилители импульсных сигналов, предназначенные для усиления непериодических сигналов, например непериодической последовательности электрических импульсов различной величины и формы.

По абсолютным значениям усиливаемых частот усилители делятся на ряд следующих типов:

– усилители постоянного тока или усилители медленно меняющихся напряжений и токов, усиливающие электрические колебания любой частоты в пределах от низшей нулевой рабочей частоты до высшей рабочей частоты.

– усилители переменного тока, усиливающие колебания частоты от низшей границы до высшей, но неспособные усиливать постоянную составляющую сигнала.

– усилители высокой частоты (УВЧ), предназначенные для усиления электрических колебаний несущей частоты, например принимаемых приемной антенной радиоприемного устройства.

– усилители низкой частоты (УНЧ), предназначенные для усиления гармонических составляющих не преобразованного передаваемого или принимаемого сообщения.

Принципиальная схема каскада

Принципиальная схема каскада предварительного усиления представлена на рис . 1 приложения 1 .

Расчет частотной характеристики каскада с элементом ВЧ коррекции

Для поднятия АЧХ каскада на высоких частотах в цепь коллектора транзистора вводят элемент ВЧ коррекции в виде дросселя с индуктивностью L . В нашем случае необходимо ввести L = 0 . 01 мГн .

Схема такого каскада представлена на рис . 1 приложения 2 .

Расчет резистивного каскада с вышеупомянутыми изменениями в целом аналогичен расчету каскада без коррекции для высоких частот (см . п . 2 . 2) , за исключением того , что в выражение для проводимости коллекторной ветви схемы будет входить кроме R К также еще и сопротивление дросселя , зависящее от частоты : j w L .

Эквивалентная схема для нижеследующего расчета представлена на рис . 2 приложения 2 .

Расчет компенсационного стабилизированного источника напряжения компенсационного типа

Для нормальной работы усилителя на него необходимо подавать устойчивое постоянное напряжение питания . Так как для реализации этого условия простого выпрямителя переменного напряжения недестаточно , между последним и усилительным устройством ставят стабилизатор напряжения , который сглаживает пульсации напряжения питания , тем самым обеспечивая корректную работу усилительного устройства .

Компенсационный стабилизатор напряжения представляет собой управляемый делитель входного напряжения, состоящий из сопротивления нагрузки и регулирующего элемента, работающего в линейном (усилительном) режиме. Выходное напряжение стабилизатора сравнивается с эталонным (опорным) и возникающий при этом сигнал рассогласования усиливается усилителем и воздействует на регулирующий элемент стабилизатора таким образом, чтобы выходное напряжение стремилось достичь эталонного уровня.

Принципиальная схема компенсационного стабилизатора напряжения приведена на рис . 1 приложения 3 .

Исходные параметры стабилизатора следующие :

– нестабильность входного напряжения a вх . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0 . 15

– нестабильность выходного напряжения а вых . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0 . 001

– выходное напряжение U вых , В . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

Заключение

В результате выполнения курсового задания я разобрался в принципах работы усилителя электрических сигналов , научился рассчитывать резисторный каскад предварительного усиления, частотные характеристики такого каскада , а также транзисторный стабилизатор напряжения.

Приложение 1

Рис . 1 . Принципиальная схема усилительного каскада

Рис . 2 . Выходная характеристика транзистора КТ315Б .

Рис . 3 . Входная характеристика транзистора КТ315Б .

Рис 7 . АЧХ каскада в диапазоне 10 . . . 100 рад/с .

Рис 8 . АЧХ каскада в диапазоне 100 . . . 1000 рад/с .

Рис 9 . АЧХ каскада в диапазоне 10 3 . . . 10 4 рад/с .

Рис 10 . АЧХ каскада в диапазоне 10 4 . . . 10 5 рад/с .

Рис 11 . АЧХ каскада в диапазоне 10 5 . . . 2 · 10 6 рад/с .

Рис 12 . АЧХ каскада в диапазоне 2 · 10 6 . . . 4 · 10 7 рад/с .

Приложение 2

Рис 3 . АЧХ каскада с коррекцией и без коррекции в диапазоне 10 5 . . . 2 · 10 6 рад/с .

Рис 4 . АЧХ каскада с коррекцией и без коррекции в диапазоне 2 · 10 6 . . . 4 · 10 7 рад/с .

Приложение 3





На главную | Каталог статей | Карта сайта



При любом использовании материалов установите обратную ссылку на своем сайте.
<a href="http://lovi5.ru/" target=_blank>Рефераты, шпаргалки</a>