Тема 3.3 Усилители мощности. Особенности и условия работы оконечных каскадов. Однотактные и двухтактные трансформаторные каскады. Усилители мощности с бестрансформаторным выходом.

В данной теме с помощью учебной литературы и других источников информации следует изучить:

Особенности и условия работы оконечных каскадов. Выбор усилительных элементов. Виды нагрузок в оконечном каскаде. Согласование нагрузки с выходным сопротивлением усилительного элемента. Роль выходного трансформатора. Режимы работы оконечных каскадов.

Принципиальная схема однотактного выходного трансформаторного каскада.

Принципиальная схема и особенности работы двухтактного трансформаторного каскада.

Двухтактные бестрансформаторные выходные каскады.

Использование составных транзисторов. Защита нагрузки от короткого замыкания.

Фазоинверсные каскады, их применение. Трансформаторный фазоинверсный каскад. Схема с разделенной нагрузкой.

Методические указания.

Схемное выполнение оконечных и предоконечных каскадов может быть различно и определяется назначением усилителя. Общим для них, в отличие от предварительных каскадов, является высокий уровень усиливаемого сигнала.

Каскады, работающие на активную нагрузку и основным показателем которых является выходная мощность, принято называть каскадами мощного усиления (КМУ). Они обеспечивают требуемую мощность в заданной нагрузке при эффективном использовании энергии источника питания.

Применение на выходе КМУ трансформатора с соответствующим коэффициентом трансформации позволяет создать для усилительного элемента наивыгоднейшую нагрузку и получить на ней наибольшую мощность сигнала, а также решает задачу симметрирования и согласования цепей.

Двухтактными называют каскады, содержащие два усилительных элемента, которые совместно с другими компонентами схемы образуют два плеча, работающие на общую нагрузку.

Двухтактные каскады могут быть выполнены по трансформаторной и бестрансформаторной схемам на транзисторах одинаковой проводимости и на транзисторах разной проводимости (комплементарных).

Основные достоинства двухтактных каскадов: компенсация четных гармоник, устранение помех и фона, компенсация постоянного подмагничивания, устранение токов сигнала в проводах.

Следует разобрать работу схем двухтактных каскадов в различных режимах.

Усилители мощности с бестрансформаторным выходом.

Современные транзисторы позволяют включать нагрузку непосредственно на входную цепь (без трансформатора), что позволяет устранить частотные и линейные искажения, вносимые выходным трансформатором, а также уменьшить массу, габариты, стоимость усилителя. Однако реализовать эти преимущества в однотактных схемах затруднительно, свободной от недостатков является двухтактная схема бестрансформаторного каскада (с несимметричным входом и выходом).

Обратите внимание на особую простоту выполнения бестрансформаторных двухтактных каскадов с использованием комплементарных транзисторов, т.е. транзисторов с одинаковыми параметрами, но разной структурой (p-n-p, n-p-n). Наличие комплементарных транзисторов позволяет объединить входные цепи обоих плеч двухтактного каскада и исключить инверсный каскад, так как сигнал, открывающий транзистор типа p-n-p, будет закрывать транзистор n-p-n.

Для передачи сигнала с выхода однотактных схем на вход двухтактных используют так называемые инверсные каскады, имеющие несимметричный вход и несимметричный выход. Они служат для передачи сигнала с выхода однотактных схем на вход двухтактных.

Разберитесь в достоинствах и недостатках этих двух инверсных каскадов.

Вопросы для самопроверки

1. Каково назначение оконечных и предоконечных каскадов?

2. Поясните принцип графо-аналитического способа расчета каскадов мощного усиления.

3. Какими параметрами оценивают КМУ?

4. Приведите принципиальную схему однотактного трансформаторного каскада на биполярном транзисторе, назовите основные свойства.

5. Назовите основные свойства двухтактных каскадов.

6. Назовите основные свойства бестрансформаторных каскадов мощного усилителя.

7. Приведите принципиальную схему бестрансформаторного каскада на комплементарных транзисторах.

8. Поясните причины нелинейных искажений в каскадах мощного усиления и способы их снижения.

9. Приведите принципиальную схему трансформаторного инверсного каскада и укажите его основные свойства и применение.

10. Какого типа каскады используются для усиления импульсных сигналов?

Тема 3.4 Генераторы гармонических колебаний.

В данной теме с помощью учебной литературы и других источников информации следует изучить:

Типы генераторов гармонических колебаний.

Условия самовозбуждения автогенераторов.

Принцип действия LC, RC генераторов.

Кварцевая стабилизация частоты автогенераторов. Автогенераторы на микросхемах.

Методические указания.

При изучении этой темы необходимо разобраться в разновидностях генераторов. Электронными генераторами называются автоколебательные системы, в которых энергия источников питания постоянного тока преобразуется в энергию незатухающих электрических сигналов переменного тока требуемой формы, частоты и мощности.

В зависимости от формы колебаний различают автогенераторы синусоидальных и импульсных (релаксационных) колебаний.

Автогенераторы (генераторы с самовозбуждением) используются в качестве возбудителей колебаний требуемых частот, т.е. задающих генераторов. Получаемые от них колебания поступают затем в последующие каскады с целью усиления или умножения частоты. Они находят широкое применение в радиопередающих и радиоприемных устройствах, в ЭВМ, в измерительной технике, в автоматике и телемеханике и т.д. Любой усилитель может быть превращен в автогенератор, если его охватить положительной обратной связью и обеспечить выполнение условия:

k 1,

где - коэффициент передачи цепи обратной связи;

k – коэффициент усиления усилителя.

Для обеспечения необходимого фазового сдвига на частоте генерируемых колебаний применяют фазовращающие цепочки, которые имеют несколько RC-звеньев и служат для поворота фазы выходного напряжения усилителя на 180^о. В связи с тем, что одно RC–звено изменяет фазу на угол меньше 90^о, минимальное число звеньев фазовращающей цепочки равно трем.

Низкочастотные автогенераторы, работающие в диапазоне частот от 0,01 Гц до 100 кГц, построенные на основе схемы усилителя на резисторах, называются генераторами RC- типа. В генераторах RC – типа вместо колебательных контуров используются избирательные RC-фильтры.

Вопросы для самопроверки

1. Какое устройство называется электронным генератором?

2. Для какого диапазона частот используются RC-генераторы?

3. Для чего используется положительная обратная связь в усилителе?

4. Какие условия необходимы для обеспечения генерирования незатухающих колебаний?

5. Какую функцию выполняют фазовращающие цепочки?

6. Какие требования предъявляются к усилителю, используемому в качестве генератора?

7. Каким образом достигается обеспечение фазовых условий генерирования незатухающих колебаний?

8. Назовите область применения автогенераторов.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: