ТЕМА 3.2 Основні режими роботи підсилювачів. Кола зміщення підсилюючих каскадів
МЕТА: ознайомити студентів із основними режимами роботи підсилювачів, з колами зміщення підсилюючих каскадів;
- розвиваюча: розширити світогляд студентів, поглибити вивчене для систематизації та узагальнення фундаментальних знань щодо основних режимів роботи та кіл зміщення; розвивати вміння самостійно застосовувати знання до вирішення практичних завдань;
- виховна: виховувати увагу, логічне мислення, впевненість у вирішенні практичних завдань:
ОБЛАДНАННЯ: дошка, схеми, характеристики
ПЛАН
1 Режим спокою. Задання робочої точки.
2 Режими роботи каскаду за постійним струмом.
3 Методи зміщення: фіксованим струмом, фіксованою напругою.
ЗМІСТ ЛЕКЦІЇ
РЕЖИМ СПОКОЮ. ЗАДАННЯ РОБОЧОЇ ТОЧКИ
Підсилювачі відрізняються один від одного кількістю каскадів, режимом роботи. Але усім їм притаманні загальні принципи побудови.
Режим роботи підсилювача за постійним струмом називається режимом спокою. Він характеризується струмом спокою та напругою спокою вихідного кола. Щоб задати режим спокою, використовують спеціальні схеми зміщення напруги.
Як активний елемент підсилювача можуть бути використані біполярний або польовий транзистори. Розглянемо роботу однокаскадного підсилювача на базі біполярного транзистора (рис.46).
Рисунок 46 – Однокаскадний підсилювач на БТ
В однокаскадному підсилювачі зі СЕ (рис.46) вхідний сигнал подається в коло бази, а вихідний отримуємо між емітером і колектором транзистора. Оскільки вхідний струм і вхідна напруга в такій схемі відповідають відповідно струму бази й напрузі база-емітер, які незначні за величиною, а вихідний струм відповідає струму колектора й завдяки властивостям БТ є значним, отримуємо значне підсилення за струмом та за напругою сигналу. Тобто зміна вхідного струму призводить до зміни вихідного струму
|
|
|
ΔІК = β ІБ,
де β – коефіцієнт підсилення за струмом транзистора.
Режим роботи підсилювального каскаду задається вибором робочої точки Р (рис.47).
Рисунок 47 – Вихідні характеристики транзистора з навантажувальною прямою за постійним струмом
Для цього необхідно побудувати навантажувальну характеристику (лінію навантаження) за рівнянням
UКЕ = ЕК – IК RK.
Точка перетину цієї лінії з характеристикою транзистора визначає необхідний струм бази ІБ .
Задання робочої точки транзистора реалізується в схемі підсилювача шляхом визначення потенціалу бази транзистора для визначеного струму бази ІБ . Розрахунок параметрів елементів підсилювального каскаду (рис.6) здійснюється на постійному струмі при uвх = 0 (потенціальний режим).
|
|
|
РЕЖИМИ РОБОТИ КАСКАДУ ЗА ПОСТІЙНИМ СТРУМОМ
Режим спокою (режим роботи за постійним струмом) характеризує клас роботи підсилюючого каскаду. Ним визначаються призначення, к.к.д, величина нелінійних спотворень (ступень порушення пропорційності вхідного і вихідного сигналів) та інші параметри каскаду.
Найбільш широко застосовують чотири класи, які називають – А, В, С, D.
Режимом класу А називають такий режим роботи ПЕ, при якому струм у вихідному ланцюзі існує на протязі всього періоду сигналу.
При роботі підсилювача у режимі класу А точку спокою Р, якій відповідають струми ІОК, ІОБ, напруга UОК, вибирають посередині вихідної динамічної характеристики за постійним струмом, як показано на рис.48,а (транзистор увімкнений за схемою з СЕ). Це досягається подачею відповідного струму, або напруги зміщення у вхідне коло.
а) б)
Рисунок 48 – Вихідна динамічна характеристика підсилювача в режимах классу:
а) А; б) В і С
а1б1 – ділянка активного режиму роботи транзистора, де нелінійні спотворення мінімальні.
Малий к.к.д. є основним недоліком режиму класа А (η=0,25…0,3), бо в режимі спокою споживається значна потужність. Тому клас А застосовують переважно у каскадах попереднього підсилення.
|
|
|
Режимом класу В називають такий режим роботи ПЕ, при якому струм у вихідному ланцюзі існує на протязі примірно половини періоду сигналу.
Якщо підсилювач працює у режимі класу В, точка спокою вибирається на межі між активним режимом та режимом відсічки: її положення приблизно відповідає точці а1 на рис.8,б, для цього у вхідне коло вводять зміщення необхідної величини.
При роботі ПЕ в режимі В його вихідний струм існує протягом половини періоду підсилюваного сигналу, протягом іншої половини періоду він рівний нулю (для випадку, що ідеалізується), тобто струм спокою у реальному каскаді має мале кінцеве значення.
При роботі ПЕ з відсічкою вихідного струму зручно ввести кут відсічки θ, рівний половині тієї частини періоду сигналу, протягом якої існує вихідний струм, в ідеальному каскаді θ = π/2, а реальному каскаді θ > π/2. (цей режим для реального каскаду називають режимом класу АВ – проміжний між А і В).
В цьому режимі нелінійні спотворення великі, а к.к.д. більший ніж у режимі класу А (η=0,6…0,7).
Основна перевага режиму В є мале споживання енергії джерела живлення.
Недоліком є те, що ПЕ напівперіода закритий і, отже, підсилює тільки один напівперіод вхідного сигналу, використовується тільки в двотактних схемах.
|
|
|
Режимом класу С називають такий режим роботи ПЕ, при якому струм у вихідному ланцюзі існує менше половини періоду сигналу.
При роботі підсилювача в режимі класу С точка спокою лежить на ділянці відсікання а1а (рис.48,б). У цьому разі θ < π/2, η=0,85.
К.к.д. ще більше ніж у класі В, так як споживання енергії джерела живлення менше ніж в режимі класу В через відсутність струму спокою.
Класи В і С застосовують при побудові підсилювачів потужності, причому підсилення додатної та від'ємної півхвиль сигналу забезпечується у цьому разі окремими найпростішими каскадами, що являють собою єдиний каскад підсилення змінного струму.
Режимом класу D або ключовим режимом називають такий режим, при якому ПЕ під час роботи знаходиться тільки в двох станах: або закритий і струм , який протікає через нього дорівнює нулю, або відкритий і падіння напруги між вихідними електродами близько до нуля.
При ключовому режимі роботи втрати енергії в ПЕ дуже малі і к.к.д. η ≈ 1.
Режим D використовується в пристроях для підсилення прямокутних імпульсів довільної тривалості і скважності та застосовуються в електронно-обчислювальних машинах, в пристроях керування і регулювання.
Дата добавления: 2018-04-05; просмотров: 3506; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!