ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭЛЕКТРОНИКА

Электротехника
  • Элементы электрических цепей
  • Схемы замещения источников
    электрической энергии
  • Анализ цепи переменного тока
     и входящих в нее элементов
  • Параллельное соединение резистивного
    и индуктивного элементов
  • Машины постоянного и переменного тока
  • Принцип действия асинхронного
    и синхронного двигателей
  • Принцип действия машин постоянного тока
  • Трансформаторы и электромагнитные устройства
  • Трансформатор
  • ПРИВЕДЕННЫЙ ТРАНСФОРМАТОР
  • ВЕКТОРНАЯ ДИАГРАММА ТРАНСФОРМАТОРОВ
  • ТРЕХФАЗНЫЕ ТРАНСФОРМАТОРЫ
  • СТАБИЛИЗАТОР НАПРЯЖЕНИЯ
  • Машины переменного тока
  •  Электрические машины разделяются
    на генераторы и электродвигатели
  • Коллекторные двигатели переменного тока
  • Разборка и сборка электродвигателя
    постоянного тока
  • Выполнению ремонтных работ
  • Электроника
  • Электрические и электронные аппараты
    и устройства
  • Некоторые лампы СВЧ диапазона
  • Полупроводниковые диоды
  • Тиристоры.
  • Выпрямители и инверторы промышленной частоты
  • Электронные усилители
  • Обратная связь в усилителях
  • Катодный и эмиттерный повторители
  • Усилители мощности
  • Повторитель напряжения
  • Шумы в усилителях
  • Генераторы электрических колебаний
  • RC-генераторы
  • Ждущий мультивибратор
  • Мультивибратор на ОУ
  • Цифровые электронные устройства
  • Реализация сложных логических функций
    на интегральных микросхемах
  • Последовательные цифровые устройства
  • Счётчик
  • Регистр
  • Комбинационное цифровое устройство
  •  Сумматоры
  • Импульсные генераторы
    на цифровых микросхемах
  • Охлаждение полупроводниковых приборов
  • Способы охлаждения полупроводниковых
    приборов
  • Воздушное, естественное
    и принудительное охлаждение
  • Системы охлаждения силовых модулей
  • Основные методы охлаждения
  • Расчет параметров охладителей
  • Выбор охладителя
  • Дискретные приборы
  •  

    Электронные усилители.

    Классификация и основные характеристики усилителей.

     Усилитель – устройство для увеличения параметров сигнала (напряжения, тока, мощности) без изменения его формы.

     По диапазону частот усилители различаются:

    Постоянного тока (0 - 20 Гц);

    Низкой частоты (40 Гц – 20 кГц);

    Промежуточной и высокой частоты (20кГц – 300 МГц);

    Сверхвысокой частоты (> 300 МГц);

    Широкополосные (видео) усилители (0 - 300 МГц).

      По назначению различают усилители напряжения, тока и мощности.

     По исполнению – ламповые, транзисторные, на интегральных микросхемах.

     Основными характеристиками усилителя являются:

    Коэффициент усиления по напряжению, по току, по мощности: ; ; . Типичный коэффициент усиления одного каскада усилителя по напряжению и току от нескольких единиц до нескольких десятков. Коэффициент усиления многокаскадного усилителя равен произведению коэффициентов усиления отдельных каскадов. Часто усиление измеряют в децибелах S=20lgK.

     Для многокаскадного усилителя S=S1+S2+S3+…

    Полоса пропускания усилителя – это диапазон рабочих частот, в пределах которого коэффициент усиления не падает ниже  от максимального значения Кмах (рис.5.1).

    Зависимость коэффициент усиления усилителя от частоты (АЧХ усилителя)

    Рис. 5.1. Зависимость коэффициент усиления усилителя от частоты (АЧХ усилителя).

    Полоса пропускания определяется по амплитудно–частотной характеристике усилителя (АЧХ) при подаче на усилитель синусоидального сигнала с изменяющейся частотой.

    Номинальная (выходная) мощность усилителя. Для синусоидального сигнала , где Uвых – действующее значение выходного напряжения, ZН – модуль комплексного сопротивления нагрузки, - сдвиг фазы между напряжением и током на нагрузке.

     Номинальная мощность может быть от десятых ватта до десятков и даже сотен киловатт.

    Коэффициент полезного действия (КПД) – отношение номинальной выходной мощности к мощности, потребляемой усилителем от всех источников питания.

    Чувствительность- минимальное входное напряжение (от микровольт до вольт). Чувствительность обычно ограничивают шумы усилителя.

    5.2. Принцип действия усилителя.

    Усилительный каскад состоит из резистора R и управляемого элемента УЭ (рис 5.2), роль которого может выполнять транзистор или электронная лампа. Совместно с источником напряжения Е эти элементы образуют выходную цепь каскада. Процесс усиления сигнала U1 основан на преобразовании энергии источника питания Е в энергию переменного напряжения U2 в выходной цепи за счет изменения сопротивления УЭ по закону, задаваемому воздействием управляющего сигнала U1.

    Усилительный каскад

    Рис. 5.2. Усилительный каскад.

     

    Рассмотрение работы усилителя существенно упрощается когда сопротивления усилительного элемента Ri существенно больше сопротивления R. В этом случае изменение сопротивления Ri под действием входного напряжения эквивалентно изменению тока в УЭ. Это описывает входная характеристика УЭ, обычно приводящаяся в справочниках.

    Входная характеристика транзистора (сплошная линия) и лампы (пунктирная).

    Рис.5.3. Входная характеристика транзистора (сплошная линия) и лампы (пунктирная).

    На рисунке 5.3. приведены типичные входные характеристики транзистора и лампы. Для неискаженной передачи сигналов используют линейную часть характеристики подачей постоянного напряжения смещения Uo на вход усилителя (рабочая точка), при этом через УЭ протекает постоянный ток Io. При знакопеременном сигнале рабочая точка устанавливается на середину прямолинейного участка характеристики. Тогда изменения входного напряжения (полезный сигнал Uвх) в точности повторяются в изменениях тока, которые в свою очередь по закону Ома создают такие же изменения напряжения на УЭ, снимаемые с усилителя. ; . Здесь S – крутизна характеристики в рабочей точке. Переменная часть выходного напряжения линейно передает входной сигнал, но с обратным знаком. Коэффициент усиления приближенно равен .

     С учетом конечного сопротивления усилительного элемента будем иметь:

     (5.1).

     При дополнительном учете параллельных УЭ проводимостей: сопротивления нагрузки (1/RН), паразитной емкости () они добавляются к проводимостям в знаменателе, так как на них ответвляется часть тока УЭ:

      (5.2).

    Простейшая схема усилителя на лампе а) и транзисторе б).

    Рис.5.4. Простейшая схема усилителя на лампе а) и транзисторе б).

     

    Простейшие схемы усилителей приведены на рисунке 5.4. В схеме а) рабочая точка устанавливается с помощью сопротивления в цепи катода Rк, на котором создается постоянное отрицательное смещение . Емкость Ск устраняет отрицательное смещение по переменному току.

     В схеме б) рабочая точка устанавливается с помощью делителя R1-R2: . Разделительные емкости С1 и С2 ставятся для отделения постоянных напряжений от входной и выходной цепей.

      Усиление обеспечивается самим устройством усилительного элемента. В лампе сетка делается очень редкой, имеет отрицательное смещение и поэтому на нее поступает существенно меньше электронов, чем проходит на находящийся под положительным потенциалом анод. В транзисторе область базы выполняется тонкой, так что носители, поступающие из эмиттера, не успевают рекомбинировать и проходят на коллектор. Все это обеспечивает усиление по току. Усиление по напряжению обеспечивается тем, что сетка в лампе и база в транзисторе являются первыми к катоду и эмиттеру и своим малым потенциалом сильнее влияют на ток, чем потенциал анода и коллектора.

    Реализация сложных логических функций на интегральных микросхемах