Робота підсилювача в динамічному режимі (робочий режим роботи підсилювача)
На вхід поданий змінний сигнал uвх = Um sin ωt → Емітерний перехід транзистора зміщується в прямому напрямку по синусоїдальному закону → Збільшується струм бази → Збільшується падіння напруги на резисторі RК → Зменшується напруга між колектором і емітером транзистора UКЕ → . Протягом від’ємного періоду вхідного сигналу зменшується струм бази і колектора. → Зменшуєтьсяпадіння напруги на резисторі RК → Збільшується напруга між колектором і емітером. З наведеного ланцюжка бачимо: при збільшенні вхідної напруги напруга на навантаженні Rн зменшується , і навпаки.
Вхідні і вихідні статичні характеристики транзистора (змінний сигнал на вході підсилювача відсутній)
При виборі значення напруги початкового зміщення в базовому колі UБЕо струм бази ІБо однозначно вибирається за характеристикою ІБ = f (UБЕ) (точка П). На рис.79,а показаний характер зміни струму бази при наявності на вході змінного сигналу .
Для головного кола підсилювача можна записати рівняння
UКЕ = ЕК – ІК RК (36)
- рівняння лінії навантаження по постійному струму - характеризує розподіл напруги джерела ЕК між резистором RК і транзистором VT при зміні струму колектора. В координатах UКЕ ІК рівняння будується по двом точкам: при ІК = 0 вся напруга джерела ЕК прикладена до транзистора (точка n на рис.79,б); якщо опір транзистора нехтовно малий (UКЕ = 0), то в колекторному колі буде текти максимальний струм, який дорівнює ІК = ЕК / RК (точка m на рис.79,б). Оскільки струм зміщення колектора ІКо задовольняє вираз (1), то перетинання лінії навантаження з характеристикою ІК = f (UКЕ ) при ІБ = ІБ о визначає положення точки спокою П в вихідному колі
(рис. 79,б). Проекція цієї точки на осі ІК і UКЕ дає чисельне значення ІКо і UКЕо в головному колі підсилювача.
|
|
|
Наявність змінного сигналу на вході підсилювача викликає змінну складову струму і напруги в головному колі. Для змінного струму внутрішній опір джерела ЕК і опір конденсатора Свих нехтовно малі (на рис.78 штриховою лінією вказані контури, по яким тече змінний струм). Тому відносно змінної напруги, що виникає між колектором і емітером (UКЕ) резистори RК і Rн з’єднані паралельно. Результуючий опір вихідного кола для змінногоструму визначається паралельним додаванням опорів RК і Rн і дорівнює:
.
Лінія навантаження для змінного струму визначається величиною RКн і також проходить через точку П, але йде крутіше, так як RКн < RК (лінія m’ n’ ).
Миттєві значення струму і напруги в вихідному колу при наявності змінного сигналу визначаються перетином лінії m’ n’ з вихідними характеристиками транзистора.
|
|
|
По результатам графічної побудови можна визначити коефіцієнти підсилення за напругою і струмом підсилювача:
КU = UК Е m / UБЕ m ; КІ = ІК m / ІБ m
Коефіцінтом корисної дії підсилювача називається відношення потужності змінного струму на виході підсилювача Р~ до потужності Р= , що надходить від джерела сталого струму в колекторному колі:
η = Р~ / Р= .
Коефіцієнт η показує, яка частина потужності від джерела живлення перетворюється в змінний струм і суттєво залежить від вибору початкового зміщення напруги.
Класи підсилення:
А)режим класу А.
Режим, при якому положення точки початкового зміщення П вибрано посередині лінії mn, називається режимом класу А. Він характеризується умовами: UКЕ 0 > UКЕ m і ІК0 > ІК m . Перевагою режиму класу А є те, що забезпечується мінімальне спотворення форми підсилювального сигналу.
Головним недоліком єнизьке значення ККД . Практичне значення ККД в цьому режимі η ≤ 0,35.
б)режим класу В . Щоб перейти в цей режим, необхідно зменшити величину початкового зміщення на базі транзистора.
|
|
|
Характеристики підсилювачів:
1) Амплітудна характеристика (рис.80) - залежність амплітуди (або діючого значення) вихідної напруги підсилювача від амплітуди (або діючого значення) його вхідної напруги на деякій незмінній частоті сигналу:
Uвих = f (Uвх )| ω = const
На рис.80:
1 – теоретична залежність;
2 - реальна (з’являється ділянка насичення).
Залежність між вихідною і вихідною напругами:
Uвих = КU Uвх .
Амплітудна характеристика реального підсилювача не проходить через початок координат ( суцільна лінія), оскільки в реальних підсилювачах напруга на виході при відсутності вхідної напруги визначається рівнем власних шумів підсилювача і завадами. При великих вхідних напругах (Uвх > Uвх max ) реальна амплітудна характеристика також розходиться з ідеальною з-за перевантаження підсилювальних елементів з боку входу. Таким чином, реальний підсилювач може підсилювати без помітних спотворень напруги не нижче за Uвх min і не вище за Uвх max (ділянка АВ на рис.80).
Примітка: Нелінійніспотворення представляють собою зміну формикривої підсилювальних сигналів, яка викликана нелінійними властивостями кола. Основною причиною з’явлення нелінійних спотворень в підсилювачі є не лінійність характеристик підсилювальних елементів, а також характеристик намагнічування трансформаторів або дроселів з осердям.
|
|
|
Наприклад, на вхід підсилювача подається синусоїдальний сигнал Попадаючи на нелінійну ділянку вхідної характеристики транзистора, цей сигнал викликає зміну вхідного струму, форма якого відрізняється від синусоїдальної. В зв’язку з цим і вихідний струм , а значить, і вихідна напруга змінять свою форму порівняно з вхідним сигналом.
2) Амплітудно-частотною характеристикою (рис. 81) називається залежність модуля коефіцієнта підсилення напруги від частоти сигналу при сталій амплітуді сигналу на вході
КU = f (ν ) | при Uвх = const
При побудові амплітудно-частотної характеристики частіше всього використовують відносний масштаб: по осі ординат відкладають не модуль коефіцієнту підсилення, а його відношення до модуля коефіцієнта підсилення на деякій середній частоті (див. рис.81).
Смуга пропускання підсилювача:
Δν = νВ - νН.
А – завал частотної характеристики в області низьких частот; В – завал частотної характеристики в області високих частот.
З характеристики бачимо, що найбільш сприятливі умови для передачі сигналу в області середніх частот.
Граничними частотами νн і νв вважають такі частоти, на яких коефіцієнт підсилення спадає в 1,4 разів по відношенню до його значення на середніх частотах, тобто складає приблизно 0,7 Кср.
Пояснення амплітудно-частотної характеристики
Ряд реактивних елементів – ємностей, частина з яких (Свх, Свих ) ввімкнені в схему послідовно по відношенню до входу і виходу кожного підсилювального каскаду, а частина (СК –ємність, яку має внаслідок своїх фізичних властивостей сам транзистор, СЕ ) – паралельно тому чи іншому елементу.
Вплив цих ємностей на величину вихідної напруги, а отже і на величину коефіцієнта підсилення, є різним для різних частот підсилюваного сигналу.
При зниженні частоти сигналу ємнісний опір ХСр = 1 / ω СР розділових конденсаторів (тобто вхідних і вихідних) зростає. Збільшення опорів приводить до того, що падіння напруги сигналу на них зростає і вихідна напруга схеми спадає. Тому і амплітудно-частотна характеристика підсилювача падає із зниженням частоти.
При високих частотах сигналу суттєвий вплив на роботу схеми починає оказувати ємність транзистора СК. Це приводить до завалу амплітудно-частотної характеристики підсилювача в області високих частот.
Дата добавления: 2018-04-15; просмотров: 122; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!