Главная | Обратная связь

Усилительные свойства каскада

Для усилителя (рис. 3.6, а), работающего в классе В, в каждый полупериод работает лишь одно плечо, и влиянием второго (закрытого) плеча можно пренебречь. Работающее плечо представляет каскад с общим коллектором, и для него можно записать U_ВХ1 = U_БЭ1 + I_ЭR_Н, откуда

	Рис. 3.6. Варианты усилителей мощности по схеме ОК: а – на разнополярных транзисторах; б – с оконечными транзисторами одинаковой полярности; в – при наличии разделительных конденсаторов

 

R_{ВХ 1} = U_ВХ1 /I _Б = U_{БЭ 1} /I_Б + I_ЭR_Н/I_Б,

или R_{ВХ 1} = R_{ВХ Э} + R_Н(b+1). (3.9)

Выражение (3.9) аналогично соотношению для малосигнальных параметров схемы ОК с той лишь разницей, что вместо R_{ВХ Э} и b используются эффективные величины R_{ВХ Э} и b. Обычно R_{ВХ Э} < R_Н(b+1), так что R_ВХ1 @ R_Н(b+1). Для схемы рис. 3.6, б последовательности транзисторов VT1—VT3, а также VT2—VT4 необходимо рассматривать как один транзистор с коэффициентом усиления по току b_ЭКВ = b₁×b₃. Схема рис.3.6, б обладает более высоким входным сопротивлением, чем схема рис. 3.6, а.

Входное сопротивление каскада, работающего в классе А, такое же, как и в кассе В. Наличие резистивного делителя (рис. 3.3, а) в цепи базы (R_Б = R₁||R₂) также снижает входное сопротивление каскада, поскольку делитель оказывает шунтирующее действие. В таком случае для схемы рис. 3.3, а полное входное сопротивление составляет R_ВХ = R_ВХ1||R_Б.

Выходное сопротивление каскада ОК (рис.3.6, а) понижено и составляет

R_ВЫХ = R_{ВХ Б} + R_Г/(b + 1). (3.10)

Если R_Г = 0, то R_ВЫХ = R_ВХБ и составляет единицы Ом при токах эмиттера порядка десяти миллиампер. Как видно, усилитель мощности по схеме ОК, обладает повышенным входным и пониженным выходным сопротивлениями.

Коэффициент усиления по току собственно каскада ОК существенно больше единицы – (b+1), однако уменьшается за счет делителя R_Б

К_I = g_{I ВХ} (b+1), (3.11)

где g_{I ВХ} = R_Б /(R_Б+R_ВХ1).

Коэффициент усиления по напряжению меньше единицы

K_U = U_Н/(U_Н + U_БЭ). (3.12)

Коэффициент усиления по мощности существенно больше единицы

К_P = K_U × К_I. (3.13)

 

Описание установки

Принципиальная схема исследуемого каскада дана на рис. 3.7. Изменением величины резистора R обеспечивается переход из режима работы класса А в класс В (АВ). Напряжение источников питания устанавливается в пределах 6–15 В. Схема позволяет наблюдать форму

 

Рис. 3.7. Схема исследуемого усилителя мощности

 

тока и напряжения в характерных точках. Для этой цели введены небольшие измерительные сопротивления, практически не изменяющие характер работы усилителя. Транзисторы VT1 и VT2 типа ГТ 402, ГТ 404 с f_a= 1 МГц. Для имитации работы оконечных транзисторов в сложном УМ в базы транзисторов VT1 и VT2 введены р-n-переходы (диоды VD1 и VD2). Они препятствуют рассасыванию неосновных носителей в отрицательный полупериод сигнала. Для обеспечения R_Г = 0 данные диоды шунтируют тумблером К.

Задание

 

1. Ознакомиться со стендом. По заданному Е_ПИТ и R_Н для усилителя классов А и В вычислить максимальную мощность, развиваемую в нагрузке (Р_{Н max}), мощность, потребляемую от источников питания (Р_ИСТ), и мощность, рассеиваемую на коллекторах транзисторов (Р_Кå).

2. Вычислить ожидаемые R_ВХ, R_ВЫХ, К_U, К_I.

3. Обеспечить режим класса В, частоту сигнала 1000 Гц. (Диоды VD1 и VD2 замкнуты.). Зарисовать характерные осциллограммы токов и напряжений

4. Снять и построить амплитудную характеристику усилителя (U_ВЫХm = f (U_{ВХ m})), а также вычислить и построить Р_Н, Р_ИСТ, Р_Кå =f (U_{Н m}).

5. Измерить К_U, К_I, R_ВХ, R_ВЫХ.

6. Для частот 1000 Гц и 50×10³ Гц зарисовать характерные осциллограммы токов и напряжений при замкнутых и разомкнутых диодах.

7. Перевести усилитель в класс А. Зарисовать характерные осциллограммы токов и напряжений

8. Снять и построить амплитудную характеристику усилителя (U_ВЫХm = f (U_{ВХ m})), а также вычислить и построить Р_Н, Р_ИСТ, Р_Кå= = f(U_{Н m}).

 

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

 

1.Гусев В.Г., Гусев Н.Ю. Электроника. – М.: Высш. шк., 1982.
С. 213–220.

2. Опадчий Ю.Ф., Глудкин О.П., Гуров А.И. Аналоговая и цифровая электроника: Учебник для вузов. – М.: Телеком, 1999.

 

Лабораторная работа № 4