Підсилювачі електричних сигналів
Принцип дії електронного підсилювача
Електронним підсилювачем називається пристрій, що забезпечує кероване перетворення енергії джерела постійного струму в енергію електричних коливань, що змінюється за законом зміни керуючого сигналу.
В електронних підсилювачах здійснюється модуляція напруги постійного джерела з допомогою керуючого сигналу.
Елементарний каскад підсилення можна зобразити у вигляді подільника напруги, що складається з лінійного навантаження і нелінійного керуючого елементу, в якості якого можна застосувати біполярний чи польовий транзистор.
Принцип дії підсилювача можна пояснити, використовуючи уявлення про перерозподіл напруги джерела живлення Eж між лінійним та нелінійним елементом.
Нехай опір транзистора на початку буде приблизно еквівалентний опору навантаження. Збільшення вхідного сигналу Uвх приводить до зменшення вихідного опору між емітером і колектором і в результаті потенціал колектора буде наближатись до нуля. Якщо Uвх зменшується, то вхідний опір транзистора безмежно зростає і потенціал колектора буде наближатись до потенціалу джерела живлення.
Таким чином коливання потенціалу колектора буде рівне половині напруги живлення, оскільки закон зміни потенціалу визначається законом зміни вхідного сигналу, то можна говорити про підсилення вхідних коливань, одержане на виході підсилювального каскаду.
|
|
|
Класифікація та основні характеристики і параметри
Підсилювальних каскадів
Підсилювальні каскади класифікують:
1. за видом підсилювального сигналу: підсилювачі гармонічних сигналів; підсилювачі імпульсних сигналів.
В І випадку аналізуються періодичні сигнали, що змінюються за законами sin або cos.
В ІІ випадку сигнали, як періодичні, так і неперіодичні, можуть мати вигляд прямокутних, трикутних, трапецієвидних чи іншого виду імпульсів.
2. за типом (параметром) підсилювального сигналу: підсилювачі струму, напруги, потужності.
3. за видом сигналу в залежності від робочого діапазону частот розрізняють підсилювачі постійного та підсилювачі змінного струмів.
Підсилювачі постійного струму призначені для обробки сигналів, амплітуда яких повільно змінюється з часом, так що частота таких сигналів (час релаксації) є значно меншим за час релаксації підсилювальної схеми.
Підсилювачі змінного струму поділяють на:
· підсилювачі низької частоти
· підсилювачі високої частоти
· широкосмугові підсилювачі
· резонансні підсилювачі (вузькосмугові)
Якщо підсилювач складається з кількох каскадів, то їх класифікують за видом міжкаскадного зв'язку:
|
|
|
· підсилювачі з гальванічним зв'язком
· підсилювачі з резестивно-ємнісним міжкаскадним зв’язком
· підсилювачі з індуктивним зв'язком
Основні характеристики підсилювачів:
1. амплітудна характеристика описує залежність вихідної напруги від вхідної.
Це практично лінійна залежність Uвих = f(Uвх), яка при малих напругах обмежена рівнем теплових шумів каскаду Uш, а при великих напругах обмежена значенням напруги живлення каскаду.
Uш – це теплові флуктуації струму в елементах каскаду підсилювача, які приводять до наведених ЕРС у вхідному колі, що передається у вихідне коло підсилювача (флуктуації - коливання).
2. амплітудно-частотна характеристика – це залежність коефіцієнта підсилення каскаду від частоти сигналу.
В ідеальному випадку – це пряма, паралельна до осі частот.
Якщо напруга вхідного сигналу є постійною, то АЧХ може бути зображена як залежність вихідної напруги від частоти.
Оскільки частотний діапазон може змінюватись на кілька порядків від Гц до КГц та МГц. То зручно користуватися напівлогарифмічною шкалою, тобто К = f(lg w).
Коефіцієнти підсилення для багатокаскадних підсилювачів визначаються як добутки коефіцієнтів підсилення окремих каскадів:
|
|
|
К = К1* К2*…* Кn.
Якщо коефіцієнти для окремих каскадів є досить великими, то зручно користуватися логарифмічними значеннями коефіцієнтів підсилення, вираженими в децибелах.
К(дб) = 10∙lg Ki, 
, 
, 
.
Оскільки коефіцієнт підсилення може характеризувати напругу, струм або потужність, то вираження коефіцієнта підсилення в децибелах для потужності визначається наступним чином:
Кр(дб) = 20∙lg Kp.
Тому для багато каскадних підсилювачів АЧХ розглядають часом, як залежність коефіцієнта підсилення, вираженого в децибелах від lg w: К(дб) = f(lg w).
В реальних підсилювачах паразитні резестивно-ємнісні зв’язки приводять до завалу АЧХ в області низьких частот, а індуктивеі елементи – в області високих частот. Оскільки такий завал може бути досить істотним, то іноді використовують нормовану АЧХ: це залежність Кw від Кcч, як функція від логарифму частоти: N(w) = Kw/Kсч = f(lg w).
Смугою пропускання підсилювача називається діапазон частот, в якому значення коефіцієнта підсилення зменшується від номінального не більше, ніж в 
разів.
Dw = wв - wн.
Динамічним діапазоном підсилювача називають лінійну ділянку амплітудної характеристики.
|
|
|
D = Uвх max - Uвх min.
3. фазо-частотна характеристика – це залежність фазового зсуву сигналу на виході, порівняно із входом, від частоти сигналу. Dφ = f(w).
До фазового зсуву приводить наявність частотозалежних елементів (ємностей та індуктивностей) в каскаді підсилювача.
В області низьких частот фазовий зсув додатній, в області високих частот – від’ємний.
Дата добавления: 2019-07-15; просмотров: 480; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!