Транзисторные усилители

Процесс усиления заключается в том, что маломощный сигнал управляет потоком энергии от более мощного источника к нагрузке (потребителю). Необходимым условием является то, что мощность на выходе усилителя должна быть больше мощности на входе. При этом для компенсации потерь используется дополнительный источник энергии.

Усилитель – это устройство, увеличивающее мощность сигнала используются для компенсации потерь при передаче информационных сигналов на большие расстояния, для обеспечения работы различных исполнительных устройств и т.д.

― По усиливаемой величине различают усилители U, I, P

― По диапазону частот УПТ, УНЧ, СВЧ

― По используемым активным элементам транзисторные, ламповые и т.д.

Основные показатели усилителей:

― коэффициент усиления , , ;

― входное Z_вх, выходное Z_вых сопротивление;

― коэффициент нелинейных искажений, коэффициент частотных искажений;

― К.П.Д. и др.

При всем многообразии схемотехники транзисторных усилителей существуют три основных: ОЭ, ОК, ОБ.

Рассмотрим схему с ОЭ. Через дроссель с большой индуктивностью на базу транзистора подается напряжение смещения Е_бэ ≈ 0,5-0,8 В. Оно предназначено, чтобы открыть эмиттерный переход (сместить переход в прямом направлении) и обеспечить постоянный ток коллектора в активном режиме транзистора. Вместе с Е_н , ток коллектора I_к, и напряжение смещения Е_бэ определяют режим по постоянному току. Этот режим ― обязательное условие линейного режима усилителя, т.к. в противном случае, без начального смещения, рабочая точка P будет находится в области почти нулевых начальных базовых токов, что не может обеспечить соответствие входных и выходных сигналов. (Выходной сигнал станет однополярным, импульсным.) Кроме вышеописанного способа задания тока покоя, существуют и другие, например: способ постоянным током базы через резистор или постоянным напряжением базы с помощью делителя в цепи базы. Это делается из экономических соображений, т.к. стоимость Др. существенно выше резистора.

Схема с ОБ отличается тем, что через Др. на эмиттер транзистора подается отрицательное напряжение, т.к. только при такой полярности транзистор будет приоткрыт и через него начнет протекать постоянный ток покоя, позволяющий осуществлять усиление малых сигналов.

Схема с ОК отличается от ранее рассматриваемых тем, что нагрузка Z_н включена в цепь эмиттера.

Сх. ОЭ ― усиление по току и напряжению (К_р― max)

R_вх ~ кОм , R_вых ~ Ом ÷ кОм

Сх. ОБ ― усиление по напряжению, К_I < 1, стабильность, R_вх ~ Омы, R_вых ~ кОм, K_гарм меньше, чем ОЭ, ОК

Сх. ОК (эмит. повторитель), наибольшее R_вх (сотни кОм), R_вых десятые доли Ома,

K_U < 1,

K_I ― большой

На практике наибольшее распространение имеет линейный каскад с ОЭ. Рассмотрим его более подробно.

В эквивалентной схеме содержится идеальные элементы: резисторы, комплексные сопротивления и источник тока I_к=SU_вх, здесь

― крутизна транзистора, I_к протекает по r_кэ , s w:space="720"/></w:sectPr></w:body></w:wordDocument>"> _k и s w:space="720"/></w:sectPr></w:body></w:wordDocument>"> _н , суммарная проводимость нагрузки равна , а суммарное сопротивление . С учетом инвертирующих свойств каскада с ОЭ можно записать

s w:space="720"/></w:sectPr></w:body></w:wordDocument>"> _вых= – I_ks w:space="720"/></w:sectPr></w:body></w:wordDocument>"> _нс или s w:space="720"/></w:sectPr></w:body></w:wordDocument>"> _вых= – SU_вх ,

тогда _u= = – S _нс

Откуда следует, что усиление каскада увеличивается с увеличением S, s w:space="720"/></w:sectPr></w:body></w:wordDocument>"> _k, s w:space="720"/></w:sectPr></w:body></w:wordDocument>"> _нс, на практике выбирают > > в этом случае можно использовать упрощенное выражение

Сх. ОЭ

аналогично величины можно получить для сх. ОБ, ОК

	ОЭ	ОБ	ОК
Zвых

Усилители на полевых транзисторах строятся с использованием трех основных схем (ОИ, ОЗ, ОС). Свойства этих усилителей аналогичны выше рассмотренным, на биполярных транзисторах.

Более подробно расчет каскада с ОЭ рассмотрен в лабораторной работе.