U вх = U1 + U2 + U3

I вх Ii I2 I3;

Зная ВАХ всех резисторов, входящих в схему, строим ВАХ эквивалентного сопротивления Ul). Проводим горизонтальную прямую на уровне до пересечения с ВАХ эквивалентного сопротивления. Точка А определяет параметры цепи, т.е. ток в цепи !вх и падение напряжения на резисторах U1, U2 и U3.

R2

U2

7Г

Uвх

Rэкв

Uвх

U1 U3 U2

.ШквО

Uri(I) Ur3(I)

UR2(I)

а)

б)

в)

Рис. 43 Схема с последовательным соединением резисторов (а), эквивалентная схема (б),

ВАХ (в).

Метод пересечения характеристик применяется для анализа цепей с двумя последовательно включенными элементами, которые могут быть линейными и нелинейными. В основу метода положено то, что суммарное напряжение на последовательно включенных элементах определяется внешним источником напряжения и не зависит от тока, протекающего в цепи. Для цепи из двух элементов (рис. 44) справедливо выражение: Iвх = IR = IR

R1 R2

U вх = U1 + U2

I

R2(IM)

Iвх

U2

R1(I)

R2(I)

U

U

а)б)в)

Рис. 44. Схема цепи (а), ВАХ нелинейных элементов (б), решение методом пересечения

характеристик (в).

Решение задачи заключается в том, что одна из характеристик (например R2(I)) зеркально развертывается и перемещается относительно начала

координат на величину U=Uвх. Точка пересечения ВАХ элементов А дает искомый ток в цепи Твх и падение напряжения на элементах U1 и U2.

В качестве примера рассчитаем цепь, содержащую последовательное соединение полупроводникового диода и резистора при ивх= 5В и R2=1 кОм (рис 45)

Jma

ТТвх

а)б)

Рис. 45. Схема нелинейной цепи (а), решение (б) методом пересечения характеристик

Т ma

Твх мах

Твх

Твхмш

I

1

Ugmin

Ug0

Ug

gmax

IV

Рис. 46. Графоаналитический расчет нелинейной

цепи

Строим ВАХ диода (1) и нагрузочную прямую UuUj+IR (2) по двум точкам:

Твх=0 и Ug=0.

Точка пересечения характеристик - А определяет ток в цепи: Твх=4 мА, Ug=1,2 В и U2=3,8 В.

Если на входе нелинейных цепей действуют одновременно постоянная и переменная составляющие тока, то используется метод наложения. В этом случае вначале определяется режим по постоянному току, а затем производится расчет по ее переменной составляющей. Например,

U вх = U0 + Umaxsinщt; U0= 5

B,

Umax 2 B?

Вначале

R2= 1 кОм. определяется

Ох(

Zc

режим по постоянному току, т.е. определяется Ug0, 1вх0, U20. Затем на оси U берутся две точки min=3B и max=7B и проводятся две параллельные линии. Места пересечения характеристик В и С дают Ug max, Ug min, 1вх max, 1вх min.

3.2. Аналоговые усилители. Классификация. Основные характеристики и параметры усилителей

Усилителем называется устройство, предназначенное для усиления входных электрических сигналов по напряжению, току или мощности за счет преобразования энергии источника питания в энергию выходного сигнала. Усилитель включает в себя нелинейный элемент, управляемый входным электрическим сигналом U, источник питания U и нагрузочное устройство с сопротивлением Zjj.

Входной сигнал управляет параметрами нелинейного элемента. В качестве нелинейного элемента используются электровакуумные приборы, транзисторы и другие элементы.

Усилитель может иметь один или два входа и один или два выхода. Один из входов обычно является прямым, а второй - инверсным. Классификация усилителей производится по многим признакам: по виду усиливаемого сигнала они делятся на усилители гармонических и импульсных сигналов;

по типу усиливаемого сигнала усилители подразделяют на усилители напряжения, тока и мощности;

по диапазону усиливаемых частот различают усилители постоянного тока и усилители переменного тока. В свою очередь усилители переменного тока в зависимости от диапазона усиливаемых частот делятся на усилители низкой частоты (УНЧ), высокой частоты (УВЧ), широкополосные и избирательные усилители. Последние обеспечивают усиление в узком диапазоне частот; по виду нагрузки различают усилители с активной, с активно-индуктивной и емкостной нагрузкой.

Усилители могут быть однокаскадными и многокаскадными с гальванической, емкостной и индуктивной связью.

В зависимости от режима работы можно выделить два класса усилителей: усилители с линейным режимом работы и усилители с нелинейным режимом работы.

Основными характеристиками любого усилителя являются:

Рис. 47. Структурная схема усилительного устройства.