Классификация усилителей

April 22, 2010 by admin Комментировать »

Усилители в электронике предназначаются для усиления на­пряжения или мощности сигнала до уровня, который требуется для нормальной работы подключенного к усилителю устройст­ва: следующего каскада усилителя, громкоговорителя, записы­вающей головки и т. п. Усилители подразделяются на усилите­ли, напряжения и усилители мощности, а также на усилители малых и больших сигналов. В зависимости от частоты усили­ваемых сигналов и выполняемой функции их называют усилителями низкой частоты (УНЧ), усилителями промежуточной ча­стоты (УПЧ), усилителями радио- или высокой частоты (УВЧ) и т. д.

Усилители также различают по их рабочим характеристи­кам, зависящим от режима работы, — от соотношения между уровнем установленного напряжения смещения и амплитудой входного сигнала. В этом смысле различные классы усилителей обозначают символами А, АВЬ АВ2) В и С. В ламповых усили­телях эти символы указывали режимы работы с сеточными токами и без них. Так, символ ABi означал, что потенциал сет­ки в процессе работы всегда отрицателен по отношению к ка­тоду, а символ АВ2 указывал на то, что при максимальном; входном сигнале потенциал сетки мог быть умеренно положи­тельным. В основном эта классификация сохранена и для тран­зисторных усилителей, но здесь определяющим признаком яв­ляется относительная величина амплитуды входного сигнала.

Усилители низкой частоты класса А могут быть однотакт-ными (на одном транзисторе) или двухтактными (на двух тран­зисторах). Усилители НЧ класса ABi предпочтительнее соби­рать по двухтактной схеме. Что касается усилителей классов-АВ2 и В, то их необходимо выполнять по двухтактной схеме для снижения нелинейных искажений до допустимого уровня.

Усилители высокой частоты всех классов могут быть как одно-, так и двухтактными, поскольку резонансные цепи таких усилителей хорошо подавляют гармонические составляющие, лежащие вне полосы пропускания усилителей.

В усилителях класса А рабочая точка транзистора устанав­ливается примерно в середине линейной части линеаризован­ных выходных характеристик транзистора. (Рабочая точка оп­ределяет ток транзистора при отсутствии сигнала. — Прим.. ред.) Амплитуда входного сигнала не должна превышать уров­ня, при котором изображающая точка усилителя заходит в не­линейные (искривленные) области выходных характеристик транзистора. В этом случае нелинейные искажения минималь­ны и форма выходного сигнала наиболее близка к форме сиг­нала на входе. Усилитель класса А потребляет ток даже при отсутствии входного сигнала. Поэтому к. п. д. усилителя (отно­шение мощности выходного сигнала к потребляемой мощности) низок и в большинстве случаев составляет 20 — 25% при макси­мальном сигнале. Таким образом, по сравнению с другими ти­пами усилителей усилители класса А имеют малые нелинейные искажения и небольшую выходную мощность.

Если амплитуда входного сигнала настолько велика, что изображающая точка усилителя достигает границ областей отсечки и насыщения, полагают, что усилитель работает в ре­жиме класса АВ,. К. п. д. усилителя класса ABt достигает 35% (он зависит от величины напряжения смещения, амплитуды входного сигнала и усилительных свойств транзистора). Если же при наибольшей амплитуде входного сигнала изображаю­щая точка незначительно заходит в области отсечки и насыще­ния, то такой режим работы соответствует режиму работы уси­лителя класса АВ2. В усилителях класса АВ2 (обычно также и класса ABi) напряжение смещения устанавливают таким, что-бы рабочая точка на выходных характеристиках транзистора находилась посредине между напряжениями отсечки и насыще­ния транзистора. К. п. д. усилителя класса АВ2 колеблется от 35 до 50%, причем, как и в усилителях класса АВ1, к. п. д. за­висит от величины напряжения смещения, характеристик вы­бранного транзистора и амплитуды сигнала. Нелинейные иска­жения в усилителях класса ABj, и особенно класса АВ2, выше, чем в усилителях класса А, поскольку в них в процессе работы изображающая точка заходит в нелинейные участки характери­стик транзисторов.

В усилителях класса В напряжение смещения устанавлива­ется равным или почти равным напряжению отсечки. Следова­тельно, в однотактном усилителе такого типа усиливается толь­ко одна (отпирающая) полуволна переменного входного сиг­нала, так как при другой (запирающей) полуволне изобража­ющая точка попадает в зону отсечки; при отпирающей полу­волне сигнала эмиттерный переход находится в состоянии про­водимости. Поэтому для усиления всего входного сигнала не­обходимо использовать двухтактную схему построения усили­теля. В усилителях же высокой частоты запирающая полуволна сигнала воспроизводится благодаря колебательным свойствам резонансных цепей. Следовательно, в этом случае можно при­менять и однотактные усилители, хотя предпочтение отдается двухтактным каскадам (см. разд. 1.11).

В хорошо сбалансированном двухтактном усилителе класса В нелинейные искажения могут быть снижены до уровня, срав­нимого с уровнем искажений в усилителе класса АВ2. При максимальном входном сигнале к.п. д. усилителя класса В со­ставляет 60 — 70%; при этом достигается также хороший коэф­фициент усиления по мощности.

Характеристики усилителей класса С таковы, что их приме­няют только в ВЧ-усилителях мощности, преимущественно в каскадах передатчиков. Надлежащим смещением рабочая точ­ка устанавливается ниже уровня отсечки тока транзистора. Так как напряжение смещения может быть в два или три ра­за больше напряжения отсечки, то на вход усилителя следует подавать сигнал большой амплитуды. Поскольку напряжение смещения больше напряжения отсечки, коллекторный ток течет лишь в течение части полупериода входного сигнала.

Поэтому к.п.д. такого усилителя высок и может достигать 90%. Величина к.п.д. зависит от типа используемого мощного тран­зистора, величины управляющего сигнала и постоянных напря­жений, определяющих режим работы усилителя.

В ВЧ-усилителях класса С обычно применяются резонанс­ные LC-цепи. При максимальном токе сопротивление коллек­торного перехода транзистора мало, в то время как сопротив­ление параллельного колебательного контура при резонансе велико. Поэтому большая часть энергии выделяется в колеба­тельном контуре, а потери энергии малы, что обеспечивает вы­сокий к.п.д. усилителя класса С.

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты