Главная  Электронные лампы 

[0] [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28] [29] [30] [31] [32] [33] [34] [35] [36] [37] [38] [39] [40] [41] [42] [43] [44] [45] [46] [47] [48] [49] [50] [51] [52] [53] [54] [55] [56] [57] [58] [59] [60] [61] [62] [63] [64] [65] [66] [67] [68] [69] [70] [71] [72] [73] [74] [75] [76] [77] [78] [79] [80] [81] [82] [83] [ 84 ] [85] [86] [87] [88] [89] [90] [91] [92] [93] [94] [95] [96] [97] [98] [99] [100] [101] [102] [103] [104] [105] [106] [107] [108] [109] [110] [111] [112]

6) незначительные частотные искажения;

7) большое входное сонротивление;

8) малые нелинейные искажения;

9) большой коэффициент усиления по мощности;

10) сдвиг фаз между выходным и входным напряжениями;

И) отсутствие сдвига фаз между входным и выходным напряжениями?

18. Чему равен 1;оэффициеит передачи цепи обратной связи в схеме эмиттерного повторителя?

19. Имеются ли принципиальиые различия между схемами, приведенными на рис. 13.4 и 13.5, «?

20. Составьте схему истокового повторителя на полевом транзисторе.

21. Укажите причины паразитных обратных связей в усилителях.

22. Расскажите о назначении элементов развязывающего фильтра.

23. Оцените работу развязывающего фильтра, если Яф= \ кОм; Сф = ЮмкФ; - 20 Ом; /н /в = 100 Гц Ю кГц.

Глава 14. УСИЛИТЕЛИ ПОСТОЯННОГО ТОКА

В устройствах автоматического контроля и регулирования часто регистрируются значения таких величин, как мощность, угол сдвига фаз, давление, температура, световой ноток, прозрачность и многие другие. Эти электрические и неэлектрические величины во многих случаях удобно преобразуются в медленно изменяющиеся токи или напряжения, частота которых составляет всего лишь единицы или даже доли герца.

Для усиления таких медленно изменяющихся напряжений или токов необходимы усилители, полоса пропускания которых имеет нижнюю границу f = 0. Усилитсли, обладающие этим свойством, носят название усилителей постоянного тока (УПТ) назависимо от того, какая нз величии -- ток или напряжение - подлежит усилению.

Усилители постоянного тока широко используются в электронных вычислительных устройствах, в измерительной технике, в медицине, в ядерной физике и в ряде других областей техники.

Электрические сигналы, воздействующие на вход усилителя постоянного тока, во многих случаях малы по величине. Так, с помощью усилителей постоянного тока приходится усиливать напряжения порядка долей милливольта, а токи порядка 10 -10~ А. Для усиления столь слабых электрических сигналов одного каскада обычно оказывается недостаточно, поэтому приходится применять усилитель, состоящий из нескольких каскадов. Соединение каскадов между собой, не представляющее сложности в обычных усилителях переменного напряжения, при усилении постоянного тока или напряжения сопряжено с преодолением больших трудностей. Прежде всего очевидно, что в усилителях постоянного тока для связи выхода предшествующего каскада со входом последующего не могут быть применены ни трансформаторы, ИИ разделительные конденсаторы. Поэтому единственной схемой межкаскадной связи, пригодной для усилителей постоянного тока прямого усиления, является схема гальванической связи. Такая связь вносит в усилитель постоянного тока ряд специфических особенностей, затрудняющих как построение усилителя, так и его эксплуатацию.

9 7~]294 257



Усиление постопипых напряжений и токов можно осуществлять двумя принципиально различными методами: непосредственно по пос-тоят10му току и с предварительным преобразованием постоянного тока в переменный. В соответствии с этим усилители постоянного тока делятся на два основных типа: усилители прямого усиления и усилители с преобразованием.

Нам предстоит разобраться в следующих основных вопросах:

1. Е чем состоят особенности работы УПТ?

2. Какими соображениями руководствуются при построении схем УПТ?

3. На чем основаны возможности применения УПТ е вычислительной технике?

14.1. УСИЛИТЕЛИ постоянного ТОКА ПРЯМОГО УСИЛЕНИЯ

Простейшим вариантом схемы гальванической межкаскадной связи является схема непосредственной связи, в которой напряжение сиг-

0 нала, усиленное предыдущим

Вход

Выход

Рис. 14.1. спязыо.

Схема УПТ с гзльваническог

каскадом, непосредственно поступает на вход последующего. Пример построения такой схемы показан на рис. 14.1.

Усилительные каскады выполнены по схеме включения с общим эмиттером. Поэтому все аналитические положешя, включая расчетные соотношения прн выборе режима покоя и режима 04-5 усиления для каждого отдельного каскада, такие лге, как и рассмотренные в параграфе 12.1. Однако, если в усилителях переменных сигналов, каскады которых отделены друг от друга по постоянному току с помощью разделительных конденсаторов или трансформаторов, выбор режима покоя каждого отдельного каскада не зависит от режимов смежных каскадов и диктуется соображениями наивыгоднейших условий работы при заданной величине полезного сигнала, то в УПТ дело обстоит не так.

Практическое осуществление гальванической связи затрудняется тем, что на базу следующего транзистора, кроме полезного сигнала, подается постоянное напряжение коллектора предшествующего каскада. Это постоянное напряжение необходимо компенсировать. В приведенной схеме компенсация постоянной составляющей выходного на-нряления предыдущего транзистора достигается с помощью резисторов Rb последующего транзистора. Так, например, сопротивление резистора 7?э2 подбирается такой величины, чтобы постоянное падение напряжения на нем было больше падения напряжения на Rq\ на разность напряжений коллектор - эмиттер предыдущего и база - эмиттер последующего транзистора:

Ub2 - Иэх + (f/K3i - 0бэ2). (14.1)



Напряжение изг обеспечивает протекание необходимой величины базового тока

I,, = !pL .- , (14.2)

соответствующего нормального режиму работы второго каскада.

Коэффициент усиления по напряжению отдельных каскадов определяется по формуле

Ки = ?. (14.3)

Для первого каскада

/вх,/?э1ф1-Ы)+ - (14.4)

где - внутреннее сопротивление источника сигнала; R

сопротивление цепи смещения. Для второго каскада

/?вх2 /?Э2 (Р, + 1). (14.5)

Аналогично рассчитываются входные сопротивления и для последующих каскадов.

Следует обратить внимание на то, что амплитудно-частотная характеристика УПТ в области низших частот не ограничена (из-за отсутствия разделительных конденсаторов), а в области высших частот не отличается от характеристики усилителей с резистивио-емкостной связью.

Очевидно, что потенциалы коллекторов последующих транзисторов должны быть все более высокими. Это обстоятельство требует уменьшения сопротивлений Rku увеличения сопротивлений/? э последующих каскадов {Rk 3 < Rk2 < Rk\ и /?эз > R32 > Rai)- Поскольку на резисторах Ra создается напряжение отрицательной обратной связи, то с увеличением сопротивлений этих резисторов глубина отрицательной обратной связи возрастает. В результате коэффициент усиления последующих каскадов становится все более низким. Таким образом, построение многокаскадного УПТ с высоким коэффициентом усиления представляет собой весьма сложную техническую задачу.

Еще более сложной задачей является обеспечение высокой стабильности работы усилителя при изменениях напряжения источника питания, режимов работы транзисторов, параметров входящих в cxe>,iy элементов. Любые, дале очень медленные изменения перечисленных величин вызывают медленные изменения токов, которые через цепи гальванической связи передаются на выход усилителя и приводят к изменениям выходного напряжения. Подобные изменения выходного напряжения в усилителях переменных сигналов практически не оказывают сколько-нибудь заметного влияния на качественные показатели работы схемы. Что же касается УПТ, то здесь медленные изменения

9* 259



[0] [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28] [29] [30] [31] [32] [33] [34] [35] [36] [37] [38] [39] [40] [41] [42] [43] [44] [45] [46] [47] [48] [49] [50] [51] [52] [53] [54] [55] [56] [57] [58] [59] [60] [61] [62] [63] [64] [65] [66] [67] [68] [69] [70] [71] [72] [73] [74] [75] [76] [77] [78] [79] [80] [81] [82] [83] [ 84 ] [85] [86] [87] [88] [89] [90] [91] [92] [93] [94] [95] [96] [97] [98] [99] [100] [101] [102] [103] [104] [105] [106] [107] [108] [109] [110] [111] [112]

0.001