21 Усилители эл. сигналов. Классиф-ция. Электронным ус наз устр-во, позволяющее преобразовывать вх электр сигналы в сигналы большей мощности на выходе. Это преобразование совершается за счет энергии источника питания. Все ус делят- ся на 2 класса с лин и нелин режимом работы, наз-ые лин и нелин ус. К лин ус предъявляется требование min искажения усиливаемого сигнала, что выполняется при пропорциональной передаче ус мгновенных значений I или U вх сигнала. Коэф усиления при этом рассчитывают по амплитудным или дейст- вующим знач. I и U. Важнейшим показателем лин ус явл АЧХ, показывающая завис-сть модуля коэф-та усиления по U, определенного для sin-ого сигнала от частоты. В зависимости от вида АЧХ лин ус подразделяются на: 1) ус пост тока УПТ с рабочим диапазоном частот fр от 0 до 103…108 Гц; 2) ус звуковых частот с fр от десятков Гц до 15 -25 кГц; 3) ус выс частот с fр от дес-ков кГц до сотен МГц; 4) широкополосные ус с fр от дес Гц до сотен МГц; 5) узкополосные ус с узкой полосой fр. Нелин ус хар-ся зависимостью коэф-та усиления от вел вх сигнала. Такие ус применяются для преобразования усиливаемого сигнала, напр sin-ого в импульсный (ус-ограничители). Они используются и для усиления импульсов (нелин импульсные ус). Как правило, ус состоит из нескольких каскадов, каждый из к-ых выполняет свои ф-ции. По кол-ву каскадов ус делятся на одно- и многокаскадные. Соединения каскадов осущ-ся либо только по переменному I, либо галиванически. В посл случае с выхода предыд-го на вход последующего каскада передается как переменная, так и пост составляющая U или I. Такой класс ус наз ус с непосредственной связью. Частным их случаем явл УПТ. В УПТ для связи каскадов по перемен I и разделения по пост I используются различ эл-ты, что позволяет классифицировать ус след образом: 1) ус с RC-связью, где разделительным элементом явл конденсатор; 2) ус с трансформаторной связью; 3) ус со связью ч/з колебательный контур. В зав-ти от назначения ус различают: 1) ус U, на выходе к-ых получают усиленное U, повторяющее по форме вх сигнал; 2) ус I; 3) ус P, позволяю- щие получить значит усил Р вх сигнала.
22 Характеристики и параметры усилителей. АЧХ идеального и реального ус:
Полоса рабочих частот ус ограничена верхней и нижней частотами fв и fн. Эти ч-ты опр-ся по АЧК, когда RU снижается в √2 раз по отношению к Кuo на ср частоте fо, т.е. при Кu/Кuo=0,707. Для ус хар-ым явл наличие лин искажений, обусловленных зав-тью коэф ус-я от частоты и не связанных с амплитудой сигнала и нелинейнос- тью ВАХ. Мерой лин или частотных искажений, вносимых ус-ем на граничных частотах, служит коэф ч-ых искажения М равный: Мн=КUo/KUn; Мв=КUo/КUв. Обычно допустимые величины Мн и Мв не превышают √2, что составляет 3 дБ. Важными парам-ми ус явл коэф усиления по U, I, P. Коэф ус-я по U опр-ся как отношение приращения вых U к приращ вх U. Кu=dUвых/dUвх; Кu=Uвых/Uвх для лин ус где Uвых и Uвх амплитудные знач-я переменных напряжений. При послед-ом соед-ии N каскадов Кu опр-ся след обр: Кu=Кu1∙ ∙Кu2∙…∙КuN=UвыхN/Uвх. Коэф усил по U может иметь знач-е от доли ед-цы до 106-108 степени и в общем случае его вел-на зависит от частоты и амплитуды сигнала, направления источника питания и др факторов, т.е. он явл комплексной вел-ой. Коэф ус-я по U в дБ опр-ся след обр: КUдБ=20lg∙(Uвых/Uвх)=20lgКU. Коэф ус-я по I= отношению при-ращения Iвых к прир-ю Iвх: Кi=diвых/diвх=Iвых/Iвх, где Iвых и Iвх – амплитуды переменных составляющих токов в лин ус. Коэф ус-я по Р: Кр=Рвых/Рвх=Кu∙Кi. В логарифмических единицах: КРдБ=10lg(Рвых/Рвх)=10lg∙Кр. Завис-сть амплитуды Uвых от ампл Uвх при пост частоте вх сигнала наз амплитудной хар-кой ус. Эта хар-ка для лин ус пред собой прямую линию. Амплитудная хар-ка ус (з).
Уч-к 1-2-3 явл-ся рабочим уч-ком с лин коэф усиления. Амплит-ная хар-ка не проходит ч/з начало коор-т из-за наличия на выходе U собственных шумов ус. Уч-к ниже т.1 не используется, т.к. полезный сигнал здесь трудно отли- чить от U собственных шумов и помех ус. По вел-не отношения Umin/Ku0 опред-ют чувствительность ус. Шумовые св-ва ус оценивают коэф шума F, показывающим во ск-ко раз отношение Р сигнала, к Р шумов на выходе ус хуже этого же отношения. Для ненагруженного источника сигнала отношение max допустимого Uвых к min допустимому: D=Umax/Umin наз динамическим диапазоном ус. Наличие в ус конденсаторов и завис-сть пар-ров транзисторов от частоты приводят к тому, что при изменении частоты вх сигнала U на выходе ус изменяется по амплитуде и по фазе. Зав-сть фазового сдвига сигнала от частоты пред собой ФЧХ ус. ФЧХ не искажающего ус должна пред собой прямую линию. Нелин искажения ус связаны с нелин-стью хар-тик п/п приборов, на к-ых построен ус. Нелинейные имеет существенное знач-е при больших амплитудах сигнала. Нелин искажения приводят к появлению высших гармоник в вых сигнале. Эти искажения оцениваются коэф гармоник (коэф нелин искажений) Кг = отношению действующего знач-я высших гармоник I2, I3 и т.д. в вых цепи, к току основной гармоники I1: Кг=√I22+I32+…+In2/I1. Ус со стороны вх зажимов хар-ся rвх=dUвх/diвх, а со стороны вых: Rвых. Важным пар-ром ус явл-ся его КПД= отношению полезной Р на выходе Рвых к Р, потребляемой от источника питания Р0, т.е. η=Рвых/Ро. Вел-на КПД ус опр-ся его вых-ми каскадами, т.к. в них происходит наибольшее потребление мощности от источника питания.
23.Обратные связи в усилителях. ОС в общем виде наз-ют передачу энергии из вых цепи ус в его вх цепь. ОС м/б искусственной, вводимой для улучшения хар-ик ус и повышения стабильности его работы, а также паразитной, возникающей за счет нежелательного влияния вых цепей ус на его вх цепи. Сруктурная схема ус с ОС: на рис k – коэф ус-ия ус. ǽ-коэф
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.