Особенности построения различных типов усилителей, страница 2

10. Вычитание напряжений

  при 

11. Умножитель напряжений

СХЕМА

§5 Параметры реальных ОУ

1.  Входные токи не равны нулю

 при сопр.    

Нейтрализация их (следующая схема) 

В справочниках:     

 ; 

Для уменьшения входных токов используются полевые транзисторы

2.  Входные напряжения смещения

Из-за разбалансировки при  что эквивалентно смещению графика

3.  Частотные характеристики ОУ

Каждый каскад имеет эквивалентную схему

;  

    

На частотах близких к частоте единичного усиления 

 ;                     ;  

;                 

При введении ООС  на НЧ она станет положительной на , где

Если при этом  схема возбудится. Для того, чтобы этого не происходило осуществляют коррекцию – уменьшение  так , чтобы на   , тогда схема не возбуждается даже при

Обычно вводят  в ОС одного из каскадов

  для  большое.

В результате АЧХ и ФЧХ всего ОУ определяется

        

   при

при ;   ;   прямая линия

при изменении в 10 раз К меняется в 10 раз

  на декаду;        на октаву

K=1     частота единичного усиления

Для ОУ 153УД2,  ;    ;        

Влияние  ООС на АЧХ

;  ;  ; 

             ; 

 ;      

 при       - как было без ОС

Расширение полосы за счет снижения К

§6 Избирательные усилители

1.  Резонансный усилитель на ПТ

Если    

Эквивалентная схема если

          

   при

1)  Решение проблемы увеличения добротности неполное включение контура

2)  Опасность самовозбуждения из-за   

2.  Каскадная схема

  

    

 

Опасности самовозбуждения нет

3.  Полосовой усилитель

Схема аналогичная предыдущей , но в нагрузке связанные контура

Эквивалентная схема

Резонансные частоты контуров одинаковы     (на резонансе и вблизи)

пусть                 

                                

отсюда

Характеристические сопротивления одинаковы

   

   коэффициент связи

Для усилителя , тогда коэффициент усиления на резонансной частоте  

При   

§7 Усилитель мощности.

-  выходные каскады. К не столь важен

Нужно дать  для имеющихся транзисторов и , КПД

     - мощность гармоник

транзистор работает , как правило , в нелинейном режиме

В зависимости от выбора режима постоянного тока различают класс А, В, С, АВ

               Мы рассмотрим два класса (основных)

Класс А , но -плохо

Класс В  , но -плохо

Схема №1 Класс А

Обычная схема с ОЭ нагрузка сопротивления

 будет max при :,

для этого нужно сделать рабочую точку :

,, отсюда -

тогда         мал.

  Если  а оно может быть только больше, тогда  будет ещё меньше.

 Потери на постоянном токе складываются из потерь в транзисторе и в  

Реально сопротивление нагрузки  и меньше , а может быть и Омы  (динамик)

Решение – Схема №2

Схема №2  Трансформаторная схема , класс А

      

число витков

 даёт выигрыш, так как нет потерь по мощности

Здесь уравнение нагрузочной прямой определяется по переменному току

 тогда нагрузочная  прямая занимает всю область допустимых токов и напряжений

 

Схема №3  Трансформаторная схема , класс В

В рабочей точке  без сигнала это хорошо в состоянии покоя усилитель не потребляет тока но с сигналом появляется постоянная составляющая.

  если

переменный ток

Но будут и другие гармоники при разложении в ряд Фурье , их надо убрать

-  резонансная нагрузка (контур)

Поэтому  эта схема используется редко

Схема №4  Двухтактный усилитель , класс В

           для     идеального тр-ра

                          

     

    

если      

Входной транзистор можно убрать заменив схемой (парафазный усилитель )

   Схема №5  УМ на комплиментарных транзисторах

            

Как в предыдущем случае

Через каждый источник течет ток

              

§8 Шумы в усилителях

Шум – вид помех. Помехи внешние и внутренние .

Природа шумов – хаотическое движение носителей заряда , их дискретность

Тепловой шум сопротивления

Формула Найквиста

   - постоянная Больцмана

- полоса измерителя напряжения

Тепловой шум – случайный процесс

Если взять N резисторов и N вольтметров, то будет N разных зависимостей – реализаций

Случайный процесс характеризуется вероятностными величинами в фиксированный момент времени

1)Cреднее значение  по ансамблю 

- плотность вероятности : вероятность нахождения  в интервале от до

2)Среднеквадратичное отклонение  или дисперсия

Стационарный случайный процесс -  не зависит от времени

Эргодический процесс – усреднение по ансамблю и по времени даёт один результат

           если

Спектральные характеристики случайного процесса

Нельзя от  до  интеграл расходится

Ограничено при

Теорема Релея-Парсеваля 

 разделим на  и

 - спектральная плотность '' мощности ''

       

белый шум спектральной плотности мощности не зависит от частоты

величина      300 К   1 кОм  1 кГц 

Шум на выходе

Шумы ламп и транзисторов

Лампы дробовой шум – белый

   Фликкер шум  испарения атомов вещества катода – мерцание катода

БП Транзистор 

1)  генерационно-рекомбинационный – процесс генерации и рекомбинации пар

2)  диффузионный – тепловой

3)  фликкер

Полевые Транзисторы

   Тепловые и дробовые шумы

Коэффициент шума усилителя

Для N каскадного усилителя

              

если  идеален  

добавка        

от второго каскада

Шумовая температура