Главная | Обратная связь

Усилительные каскады с общей базой и с общим коллектором (эмиттерный повторитель)

Эмиттерный повторитель — частный случай повторителей напряжения на основе биполярного транзистора. Характеризуется высоким усилением по току и коэффициентом передачи по напряжению, близким к единице. При этом входное сопротивление относительно велико (однако оно меньше, чем входное сопротивление истокового повторителя), а выходное — мало.

В эмиттерном повторителе используется схема включения транзистора с общим коллектором (ОК). То есть напряжение питания подаётся на коллектор, входной сигнал подаётся на базу, а выходной сигнал снимается с эмиттера. В результате чего образуется 100 % отрицательная обратная связь по напряжению, что позволяет значительно уменьшить нелинейные искажения, возникающие при работе. Следует также отметить, что фазы входного и выходного сигнала совпадают. Такая схема включения используется для построения входных усилителей, в случае если выходное сопротивление источника велико, и как буферный усилитель, а также в качестве выходных каскадов усилителей мощности.

Усилительные каскады на полевых транзисторах. Каскад усиления напряжения с общим истоком.

Наибольшие значения входного сопротивления позволя­ют получить каскады на полевых транзисторах. Полевые транзисторы управляются напряжени­ем и практически не потребляют тока из входной цепи. По­этому их можно использовать вместе с маломощными источ­никами сигнала, причем через источник сигнала постоянная составляющая тока не протекает.

Усилительный элемент — полевой транзистор с кана­лом и-типа подключен к ис­точнику питания через на­грузочный резистор Rc. Соб­ственно нагрузка RН подклю­чена между стоком и об­щим (заземленным) прово­дом. Исток транзистора свя­зан с общим проводом через резистор RИ, введенным для создания ООС, стабили­зирующей точку покоя. Ис­точник входного сигнала подключен непосредственно к за­твору относительно общей шины.

 

Усилители мощности. Общие положения. Бестрансформаторные двухтактные схемы усилителей мощности в классе B и АВ. Применение комплементарных транзисторов

Что же представляет из себя Усилитель Мощности – далее, для краткости будем называть его УМ. Условно, его структурную схему можно разделить на три части:

1. Входной каскад

2. Промежуточный каскад

3. Выходной каскад

Все эти три части выполняют одну задачу – увеличить мощность выходного сигнала до такого уровня, чтобы можно было раскачать нагрузку с низким сопротивлением - динамическую головку или наушники. Как они это делают? Очень просто – берется постоянный ток питания УМ и преобразуется в переменный, но так, что форма сигнала на выходе повторяет форму входного сигнала.

Начнем с того, что посмотрим на общую принципиальную схему выходного каскада УМ.

Это двухтактный выходной каскад на комплементарных транзисторах.

начнем по порядку – режим А.

Этот режим получится у нас при довольно большом напряжении смещения , таком, что где I0 – ток покоя каскада.

В результате мы получаем практически идеальную линейность каскада и полное отсутствие нелинейных искажений. НО. Во-первых, мощность, потребляемая от источника питания, равна удвоенной мощности выходного сигнала и является величиной постоянной, не зависящей от входного сигнала. То есть, если усилитель развивает максимальную выходную мощность 100 ватт, то потребляемая от источника питания мощность составит 200 ватт. Выходные транзисторы, как вы знаете имеют дурную привычку греться. То есть, рассеивают некоторую мощность. В случае режима А, рассеиваемая мощность для одного транзистора равна следующему:

где a – размах напряжения на выходе.

Еще одна особенность класса А – мощность рассеяния транзисторов тем больше, чем меньше входной сигнал. То есть, если вы оставите работающий усилитель без входного сигнала, он будет греться как печка, так как в отсутствие входного сигнала мощность рассеяния транзистора равна максимальной выходной мощности усилителя. КПД считается так: Таким образом, КПД не постоянен и увеличивается по мере нарастания входного сигнала, а значит и выходной мощности и максимально достигает значения 50%. Итак, подытожим – чем же хорош класс А? Прежде всего отличной линейностью и отсутствием искажений – форма сигнала на выходе остается такой же, какой она была на входе. Но за это нам приходится платить убийственной потребляемой мощностью и чрезвычайно низким КПД усилителя.

Следующий класс усилителей – класс В

Схема немножко упростилась в связи со спецификой работы усилителя в этом режиме. Как можно увидеть – смещения тут нет совсем никакого, то есть транзисторы открываются исключительно от входного сигнала. Таким образом, особенность этого режима заключается в том, что при отсутствии входного сигнала оба транзистора закрыты, и каскад не потребляет от источника питания совершенно ничего – I0 =0. При наличии входного сигнала транзисторы работаю поочередно – для положительных полуволн работает транзистор Т1, а для отрицательных Т2.

Для начала введем некий коэффициент а – так называемый, коэффициент использования.

отношение выходного напряжения в данный момент к максимальному выходному напряжению.

Итак, выходная мощность считается по следующей формуле:

мощность рассеяния рабочего транзистора:

 

потребляемая мощность:

Ну в общем, в случае режима В все по-честному – потребляемая мощность возрастает по мере роста входного сигнала и соответственно, выходной мощности. Максимальная потребляемая мощность при а=1 достигает КПД также прирастает с ростом уровня сигнала и достигает 78,5%.

Нелинейныеили, как их еще называют – переходные искажения 1-го рода. На графике – вместо того, чтобы синусоиде плавно переходить через ноль, как она это делает во входном сигнале, у нас получается вообще провал некоторой ширины – то есть момент, когда сигнал исчезает вообще – нету его. Все дело в том, что транзистору, чтобы открыться и начать работать нужно некоторое пороговое напряжение, подаваемое на базу – для кремниевых биполярных транзисторов оно равно 0,7 вольта.

То есть, что мы получаем. Допустим, величина положительной полуволны начинает убывать. Транзистор Т1 начинает закрываться. И наступает такой момент, когда величина первой полуволны падает ниже 0,7 вольта и Т1 закрывается, но ведь Т2 то еще не открылся, а откроется он только тогда, когда сигнал перейдет в отрицательную полуволну и её величина достигнет напряжения –0,7 вольт. Таким образом, мы получаем дырку в сигнале шириной в 1,4 вольта. Решение этой проблемы найдено, найдено давно и называется оно режим АВ.

Начальные токи покоя баз транзисторов здесь задаются с помощью резисторов и , а также диодов и . При интегральном исполнении в качестве диодов используются транзисторы в диодном включении. Напомним, что падение напряжения на прямосмещенном диоде а в кремниевых ИМС с помощью диодов осуществляется параметрическая термостабилизация. Сопротивление вводится для лучшего согласования с предыдущим каскадом усилителя.