УСИЛИТЕЛИ НА БИПОЛЯРНЫХ ТРАНЗИСТОРАХ

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Тамбовский государственный технический университет

УТВЕРЖДАЮ

 

Зав. Кафедрой Э и А

 

В. Ф. Калинин

« » 20 г.

 

 

«Информационно – измерительная техника и электроника»

 

 

Тема №2 УСИЛИТЕЛИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ

 

Лекция №5

Тема лекции:

 

УСИЛИТЕЛИ НА БИПОЛЯРНЫХ ТРАНЗИСТОРАХ

 

Цель лекции: ознакомиться с общими сведениями об электронных усилителях, их характеристиках и параметрах. Рассмотреть анализ работы транзисторного усилителя и понятий о классах усиления усилительных каскадов.

 

В результате проведения лекции, лабораторной работы и практического занятия слушатель должен знать конструктивные особенности, основные характеристики и принцип действия усилителя на биполярном транзисторе, и графический способ его расчета.

 

Содержание

(Программные вопросы лекции)

Введение.

1. Общие сведения об электронных усилителях.

2. Основные характеристики и параметры усилителей.

3. Анализ работы транзисторного усилителя.

4. Понятия о классах усиления усилительных каскадов.

Заключение.

 

Учебно-материальное обеспечение

 

Литература для самостоятельной работы: ???

1. В.П.Попов Основы теории цепей. –М.: Высшая школа.2000, (с.6-7).

Г.И. Атабеков. Теоретические основы электротехники. Ч.1. – М.: Энергия, 1978, (с.14-18).

 

Тема лекции: УСИЛИТЕЛИ НА БИПОЛЯРНЫХ ТРАНЗИСТОРАХ

 

Введение.

В настоящее время трудно определить область техники, где бы ни находили применение усилители электрических сигналов. Это объясняется, как правило, несоответствием параметров электрических сигналов, получаемых при первичном преобразовании различных неэлектрических физических величин в электрические, параметрам, необходимым для нормальной работы большинства исполнительных устройств.

Усилителем называют устройство, предназначенное для усиления входного электрического сигнала по напряжению, току или мощности за счёт преобразования энергии источника питания в энергию выходного сигнала.

Общие сведения об электронных усилителях

 

Для обеспечения усиления сигнала усилитель (У) должен включать нелинейный элемент (НЭ),управление которым осуществляется электрическим сигналом входной цепи; выходную цепь усиленного сигнала и источник питания. В качестве управляемого НЭ современного усилителя используют биполярные и полевые транзисторы. К входной цепи усилителя подключают источник усиливаемого сигнала, а к выходной – нагрузочное устройство с сопротивлением (рис. 1).

Как видно, действие усилителя (У) заключается в обеспечении условий, при которых маломощный сигнал управляет изменениями существенно большего выходного напряжения , обусловленного наличием в выходной цепи более мощного источника питания .

Классификация усилителей осуществляется по различным признакам:

по виду усиливаемого сигнала они делятся на усилители гармонических и импульсных сигналов;

по типу усиливаемой величины их делят на усилители напряжения, тока и мощности. Однако усиление сигнала по мощности наблюдается в любом усилителе. Поэтому указанная классификация для усилителей имеет несколько условный характер, выражая лишь основное целевое назначение усилителя.

По диапазону усиливаемых частот различают усилители постоянного тока, для которых характерно изменение усиливаемого сигнала с частотой, близкой или равной нулю, и усилители переменного тока, которые в свою очередь, подразделяются на усилители низкой (звуковой) частоты высокой частоты и сверхвысокой частоты

 

Основные характеристики и параметры усилителей.

Коэффициент усиления – отношение установившихся значений выходного и входного сигналов усилителя. В зависимости от типа усиливаемой величины… Полоса пропускания усилителя – диапазон рабочих частот, в пределах которого… Зависимость коэффициента усиления от частоты усиливаемого сигнала называется амплитудно – частотной характеристикой…

Анализ работы транзисторного усилителя.

Для анализа усилителей, представляющих собой нелинейные цепи, содержащие управляемые НЭ (транзисторы), широко применяют графический метод. Одним из наиболее распространенных типов усилителей, которые применяются в… Поскольку транзистор работает с входным током, необходимо пользоваться двумя динамическими характеристиками: входной и…

Усилители на полевых транзисторах

Усилительные каскады на полевых транзисторах чаще всего выполняются по схеме с общим истоком (рис. 3а (с управляющим p-n переходом) и 3б (МОП…               …  

Понятия о классах усиления усилительных каскадов

Класс усиления А имеет место при выборе точки покоя П в средней части нагрузочной характеристики выходной цепи транзистора (Рис.2,а). Этот режим характерен тем, что форма выходного сигнала повторяет форму входного сигнала за счёт работы транзистора в активной области без захода в области насыщения и отсечки. При этом транзистор, как видно из рисунка, работает в линейной области, что объясняет минимальное искажение усиливаемого сигнала. В то же время работа усилителя в классе А характеризуется низким к.п.д., равным примерно 0,5, что объясняется постоянным током I_кп в цепи R_к (вне зависимости от наличия или отсутствия входного сигнала), в результате чего в транзисторе рассеивается мощность В связи с этим режим усиления А используют лишь в маломощных каскадах, для которых, как правило, важен малый коэффициент нелинейных искажений усиливаемого сигнала, а значение к.п.д. не играет решающей роли.

Класс усиления В имеет место при смещении точки покоя П в нижний участок линии нагрузки R_к, как показано на рис 2,б. Это способствует предельному снижению тока I_бп, обуславливая существенное улучшение энергетических показателей каскада за счет значительного (по сравнению с режимом класса А) снижения мощности, рассеиваемой в транзисторе в режиме покоя. Поэтому класс В используется в усилителях средней и большой мощности. Вот почему все выходные усилители работают в режиме класса В. В этом режиме значение к. п. д. каскада можно довести до 0,7 и более (при мощности, рассеиваемой в транзисторе менее 0,25 от максимума полезной мощности в нагрузочном устройстве).

Вместе с тем в классе В наблюдается усиление лишь одной положительной полуволны усиливаемого сигнала. Для усиления как положительной, так и отрицательной полуволны входного сигнала применяют двухтактные усилители, работающие в классе усиления В (рис.3.) Здесь при положительной полуволне входного сигнала открыт транзистор VТ1 n – р – n – типа, а при отрицательной полуволне входного сигнала – транзистор VТ2 (р – n – р –типа). В нагрузку с сопротивлением R_н поступает усиленный сигнал обоих полупериодов.

Режимом класса С называется такой режим работы усилителя, при котором ток в выходной цепи усилителя протекает меньше половины периода действия входного сигнала. Этот режим находит применение в мощных резонансных усилителях (например, радиопередающих устройствах).

 

Заключение.