Ремонт принтеров, сканнеров, факсов и остальной офисной техники


назад Оглавление вперед




[2]

приведена на рис. 1.4, б; она называется потоковым. повторителем или схемой с общим (заземленным) стоком. Схема повторителя, используемая на практике, изображена на рис. 1.4, в. Она включает входную и выходную разделительные емкости, а также выводы заземления входной и выходной цепей. Предполагается, что в схемах, изображенных на рис. 1.4, бив, вывод стока заземлен для сигнала либо шунтирующей емкостью, как показано на рис. 1.4, а, либо емкостью фильтра источника питания.

Рис. 1.4. Схемы эмиттерного и истокового повторителей.

Аналогично вывод резистора R] (рис. 1.4, а - в), подключаемый к источнику смещающего напряжения, заземлен либо емкостью фильтра источника, либо дополнительной шунтирующей емкостью. Так как сопротивление цепи затвора МОП-транзистора очень высоко, входное сопротивление истокового повторителя на таком транзисторе практически равно Яь

В эмиттерных и истоковых повторителях коэффициент усиления по напряжению всегда меньше единицы, хотя при этом коэффициент усиления по току, как правило, значительно больше единицы. Эти схемы в основном применяются для согласования входных и выходных импедансов в цепях передачи сигналов, а также для развязки между каскадами. В последнем случае повторители используются как буферные каскады.

1.4. Классификация усилителей

Усилители в электронике предназначаются для усиления напряжения или мощности сигнала до уровня, который требуется для нормальной работы подключенного к усилителю устройства: следующего каскада усилителя, громкоговорителя, записывающей головки и т. п. Усилители подразделяются на усилители, напряжения и усилители мощности, а также на усилители малых и больших сигналов. В зависимости от частоты усиливаемых сигналов и выполняемой функции их называют усилителями низкой частоты (УНЧ), усилителями промежуточной частоты (УПЧ), усилителями радио- или высокой частоты (УВЧ) и т. д.

Усилители также различают по их рабочим характеристикам, зависящим от режима работы, - от соотношения между уровнем установленного напряжения смещения и амплитудой входного сигнала. В этом смысле различные классы усилителей обозначают символами А, АВЬ АВ2) В и С. В ламповых усилителях эти символы указывали режимы работы с сеточными токами и без них. Так, символ ABi означал, что потенциал сетки в процессе работы всегда отрицателен по отношению к катоду, а символ АВ2 указывал на то, что при


максимальном; входном сигнале потенциал сетки мог быть умеренно положительным. В основном эта классификация сохранена и для транзисторных усилителей, но здесь определяющим признаком является относительная величина амплитуды входного сигнала.

Усилители низкой частоты класса А могут быть однотакт-ными (на одном транзисторе) или двухтактными (на двух транзисторах). Усилители НЧ класса ABi предпочтительнее собирать по двухтактной схеме. Что касается усилителей классов-АВ2 и В, то их необходимо выполнять по двухтактной схеме для снижения нелинейных искажений до допустимого уровня.

Усилители высокой частоты всех классов могут быть как одно-, так и двухтактными, поскольку резонансные цепи таких усилителей хорошо подавляют гармонические составляющие, лежащие вне полосы пропускания усилителей.

В усилителях класса А рабочая точка транзистора устанавливается примерно в середине линейной части линеаризованных выходных характеристик транзистора. (Рабочая точка определяет ток транзистора при отсутствии сигнала. - Прим.. ред.) Амплитуда входного сигнала не должна превышать уровня, при котором изображающая точка усилителя заходит в нелинейные (искривленные) области выходных характеристик транзистора. В этом случае нелинейные искажения минимальны и форма выходного сигнала наиболее близка к форме сигнала на входе. Усилитель класса А потребляет ток даже при отсутствии входного сигнала. Поэтому к. п. д. усилителя (отношение мощности выходного сигнала к потребляемой мощности) низок и в большинстве случаев составляет 20 - 25% при максимальном сигнале. Таким образом, по сравнению с другими типами усилителей усилители класса А имеют малые нелинейные искажения и небольшую выходную мощность.

Если амплитуда входного сигнала настолько велика, что изображающая точка усилителя достигает границ областей отсечки и насыщения, полагают, что усилитель работает в режиме класса АВ,. К. п. д. усилителя класса ABt достигает 35% (он зависит от величины напряжения смещения, амплитуды входного сигнала и усилительных свойств транзистора). Если же при наибольшей амплитуде входного сигнала изображающая точка незначительно заходит в области отсечки и насыщения, то такой режим работы соответствует режиму работы усилителя класса АВ2. В усилителях класса АВ2 (обычно также и класса ABi) напряжение смещения устанавливают таким, что-бы рабочая точка на выходных характеристиках транзистора находилась посредине между напряжениями отсечки и насыщения транзистора. К. п. д. усилителя класса АВ2 колеблется от 35 до 50%, причем, как и в усилителях класса АВ1, к. п. д. зависит от величины напряжения смещения, характеристик выбранного транзистора и амплитуды сигнала. Нелинейные искажения в усилителях класса ABj, и особенно класса АВ2, выше, чем в усилителях класса А, поскольку в них в процессе работы изображающая точка заходит в нелинейные участки характеристик транзисторов.

В усилителях класса В напряжение смещения устанавливается равным или почти равным напряжению отсечки. Следовательно, в однотактном усилителе такого типа усиливается только одна (отпирающая) полуволна переменного входного сигнала, так как при другой (запирающей) полуволне изображающая точка попадает в зону отсечки; при отпирающей полуволне сигнала эмиттерный переход находится в состоянии проводимости. Поэтому для усиления всего входного сигнала необходимо использовать двухтактную схему построения усилителя. В усилителях же высокой частоты запирающая полуволна сигнала воспроизводится благодаря колебательным свойствам резонансных цепей. Следовательно, в этом случае можно применять и однотактные усилители, хотя предпочтение отдается двухтактным каскадам (см. разд. 1.11).

В хорошо сбалансированном двухтактном усилителе класса В нелинейные искажения могут быть снижены до уровня, сравнимого с уровнем искажений в усилителе класса АВ2. При максимальном входном сигнале к. п. д. усилителя класса В составляет 60 - 70%; при этом достигается также хороший коэффициент усиления по мощности.

Характеристики усилителей класса С таковы, что их применяют только в ВЧ-усилителях мощности, преимущественно в каскадах передатчиков. Надлежащим смещением рабочая точка устанавливается ниже уровня отсечки тока транзистора. Так как напряжение смещения может быть в два или три раза больше напряжения отсечки, то на вход усилителя следует подавать сигнал большой амплитуды. Поскольку напряжение смещения больше напряжения отсечки, коллекторный ток течет лишь в течение части полупериода входного сигнала.

Поэтому к.п.д. такого усилителя высок и может достигать 90%. Величина к.п.д. зависит от типа используемого мощного транзистора, величины управляющего сигнала и постоянных напряжений, определяющих режим работы усилителя.

В ВЧ-усилителях класса С обычно применяются резонансные LC-цепи. При максимальном токе сопротивление коллекторного перехода транзистора мало, в то время как сопротивление параллельного колебательного контура при резонансе велико. Поэтому большая часть энергии выделяется в колебательном контуре, а потери энергии малы, что обеспечивает высокий к. п. д. усилителя класса С.

1.5. Типы связи между каскадами

Каскады усилителей низкой частоты можно соединять при помощи конденсаторов, трансформаторов или непосредственным образом. На рис. 1.5 показана типичная RC-связъ между каскадами. Здесь выходной сигнал транзистора Т], действующий на резисторе Rz, поступает на вход базы транзистора Т2 следующего каскада через


разделительный конденсатор С5, обладающий малым реактивным сопротивлением. Этот конденсатор не пропускает постоянной составляющей напряжения и тем самым предотвращает нарушение режима по постоянному току следующего каскада. На Т} входной сигнал поступает также через конденсатор.

Рис. 1.5. RC связь между каскадами.

Рис. 1.6. Усилитель постоянного тока на транзисторах с проводимостью разного типа.

Емкость конденсатора С5 должна быть достаточно большой, чтобы этот элемент представлял собой малое реактивное сопротивление для передаваемого сигнала. Так как реактивное сопротивление конденсатора с понижением частоты сигнала возрастает, емкостная связь вызывает неравномерность усиления в тех случаях, когда передаваемый сигнал содержит широкий спектр частот (спектр звуковых частот лежит в диапазоне примерно 30 Гц - 15 кГц). Желательно, чтобы реактивное сопротивление конденсатора Сз было в два (или более) раза меньше сопротивления резистора R4. Заметим, что конденсатор С5 соединен последовательно с резистором R4, другой вывод которого заземлен для сигнала через конденсатор С4. Таким образом, выходной сигнал транзистора Т передается на базу транзистора Т2 через цепочку, составленную из конденсатора С5 и резистора R4, причем на базу поступает только часть передаваемого напряжения, которая падает на R4. Следовательно, чем меньше реактивное сопротивление конденсатора Сз по сравнению с сопротивлением R4, тем большая часть сигнала поступает на вход транзистора Т2.

В усилителях с непосредственной связью вспомогательные элементы (разделительные конденсаторы или трансформаторы) не используются. В таких усилителях выход одного каскада непосредственно присоединяется к входу следующего каскада. По этой причине исключаются недостатки ЯС-связи и частотная характеристика усилителя расширяется в область низких частот вплоть до постоянного тока.



[стр.Начало] [стр.1] [стр.2] [стр.3] [стр.4] [стр.5] [стр.6] [стр.7] [стр.8] [стр.9] [стр.10] [стр.11] [стр.12] [стр.13] [стр.14] [стр.15] [стр.16] [стр.17] [стр.18] [стр.19] [стр.20] [стр.21] [стр.22] [стр.23] [стр.24] [стр.25] [стр.26] [стр.27] [стр.28] [стр.29] [стр.30] [стр.31] [стр.32] [стр.33] [стр.34] [стр.35] [стр.36] [стр.37] [стр.38] [стр.39] [стр.40] [стр.41] [стр.42] [стр.43] [стр.44] [стр.45] [стр.46] [стр.47] [стр.48] [стр.49] [стр.50] [стр.51] [стр.52] [стр.53] [стр.54] [стр.55] [стр.56]