Главная | Обратная связь

Підсилювальні каскади на біполярних транзисторах

Теоретичні відомості

Підсилювачі призначені для зміни параметрів електричного сигналу (напруги, струму, потужності).

Кожний підсилювач характеризується коефіцієнтом по напрузі К_U, по струму К_I та потужності К_р. Коефіцієнт підсилення по напрузі знаходять як відношення значення вихідної напруги до значення вхідної напруги, тобто К_U=U_вих./U_вх.. Аналогічно знаходять К_I та К_р. Для отримання більших коефіцієнтів підсилення підсилювач складається з декількох ступенів – каскадів. В залежності від функцій підсилювальні каскади поділяють на каскади попереднього підсилювання та вихідні каскади.

Перші - призначені для підвищення рівню сигналу, а вихідні каскади – для отримання потрібного струму або потужності сигналу в навантаженні. Каскади попереднього підсилення можна вважати лінійними, для них характерна рівність форм вхідного і вихідного сигналу.

Вихідні каскади працюють в нелінійному режимі. Ці каскади, а вони також мають назву підсилювачів потужності, будуть досліджуватись в наступних лабораторних роботах.

В цій роботі досліджуються елементарні підсилювальні каскади (на одному транзисторі), при послідовному з’єднанні яких одержують багатокаскадні попередні підсилювачі.

Розглянемо принцип дії елементарного підсилювача на прикладі структурної схеми рис. 1.1

Головними елементами каскаду є: керований елемент КЕ, функцію якого виконує транзистор, і резистор R. Підсилюваний сигнал (наприклад синусоїдальної форми) подається на КЕ і змінює його опір. Відповідно змінюється струм, що протікає через R, а тому і величина вихідної напруги. Таким чином процес підсилення полягає в перетворенні енергії джерела живлення Е_П в енергію змінної вихідної напруги, за рахунок зміни опору КЕ по закону, що задається вхідним сигналом. З часових діаграм підсилювального каскаду видно, що змінні струм і напругу вихідного кола потрібно розглядати як змінні складові напруги та струму, що накладаються на їх постійні складові. Щоб зберегти форму вихідного сигналу необхідно, щоб амплітуда змінної складової U_ВИХ.ЗМ не перевищувала Е_П. Таким чином, при розробці підсилювача необхідно забезпечити потрібне підсилення, створити постійні складові струму та напруги, виділити змінну складову вихідного підсиленого сигналу. Ці завдання розв’язуються по-різному для трьох способів включення транзистора: з спільним емітером СЕ , з спільним колектором СК та з спільною базою СБ.

Рисунок 1.1 – Структурна схеми та часові діаграми підсилювального каскаду