Усилители электрических сигналов

ВведениеОбщие понятия В современной технике широкоиспользуется принцип управления энергией, позволяющий при помощи затратынебольшого количества энергии управлять энергией, но во много раз большей.Форма как управляемой, так и управляющей энергии может быть любой механической, электрической, световой, тепловой и т.д.Частный случай управленияэнергией, при котором процесс управления является плавным и однозначным иуправляемая мощность превышает управляющую, носит название усиления мощностиили просто

усиления устройство, осуществляющее такое управление, называютусилителем.Очень широкое применение всовременной технике имеют усилители, у которых как управляющая, так иуправляемая энергия представляет собой электрическую энергию. Такие усилителиназывают усилителями электрических сигналов.Управляющий источникэлектрической энергии, от которого усиливаемые электрические колебанияпоступают на усилитель, называют источником сигнала, а цепь усилителя, вкоторую эти колебания вводятся входной

цепью или входом усилителя. Источник,от которого усилитель получает энергию, преобразуемую им в усиленныеэлектрические колебания, назовем основным источником питания. Кроме него,усилитель может иметь и другие источники питания, энергия которых непреобразуется в электрические колебания. Устройство, являющееся потребителемусиленных электрических колебаний, называют нагрузкой усилителя или простонагрузкой цепь усилителя, к которой подключается нагрузка, называют выходнойцепью или выходом

усилителя.Усилители электрическихсигналов далее просто усилители ,применяются во многих областях современной науки и техники. Особенно широкоеприменение усилители имеют в радиосвязи и радиовещании, радиолокации,радионавигации, радиопеленгации, телевидении, звуковом кино, дальней проводнойсвязи, технике радиоизмерений, где они являются основой построения всейаппаратуры.Кроме указанных областейтехники, усилители широко применяются в телемеханике, автоматике,счетно-решающих

и вычислительных устройствах, в аппаратуре ядерной физики,химического анализа, геофизической разведки, точного времени, медицинской,музыкальной и во многих других приборах.Типы усилителейУсилители делятся на рядтипов по различным признакам. По роду усиливаемых электрических сигналовусилители можно разделить на две группы усилители гармоническихсигналов, предназначенные для усиления периодических сигналов различнойвеличины и формы, гармонические составляющие

которых изменяются много медленнеедлительности устанавливающихся процессов в цепях усилителя. усилители импульсныхсигналов, предназначенные для усиления непериодических сигналов, напримернепериодической последовательности электрических импульсов различной величины иформы.По ширине полосы и абсолютнымзначениям усиливаемых частот усилители делятся на ряд следующих типов усилители постоянного токаили усилители медленно меняющихся напряжений и токов, усиливающие электрическиеколебания любой частоты в пределах от низшей нулевой рабочей

частоты до высшейрабочей частоты. усилители переменного тока,усиливающие колебания частоты от низшей границы до высшей, но неспособныеусиливать постоянную составляющую сигнала. усилители высокой частоты УВЧ , предназначенные для усиления электрических колебаний несущей частоты,например принимаемых приемной антенной радиоприемного устройства. усилители низкой частоты УНЧ , предназначенные для усиления гармонических составляющихнепреобразованного передаваемого или принимаемого

сообщения.Усилители низкой частотыхарактеризуются большим отношением высшей рабочей частоты к низшей, лежащим впределах 10 - 500 для усилетелей звуковых частот и превышающим 105для некоторых типов видеоусилителей. Усилители с высшей рабочей частотойпорядка сотен килогерц и выше, одновременно имеющие большое отношение высшейрабочей частоты к низшей, обычно называются широкополосными усилителями.Избирательные усилителиусиливают электрические сигналы в очень узкой полосе частот.

Из трех типов транзисторныхкаскадов для усиления напряжения пригодны два каскад с общей базой и каскад собщим эмиттером. Каскад с общим коллектором может быть применен вмногокаскадных системах, однако непосредственного усиления напряжения такойкаскад не дает и выполняет вспомогательную роль. Для усиления напряжениязвуковых частот наиболее пригоден каскад с общим эмиттером, так как он имеетболее высокое входное и более низкое выходное сопротивления по сравнению скаскадом с общей базой.

Расчет каскадапредварительного усиленияПринципиальная схема каскадаПринципиальная схема каскадапредварительного усиления представлена на рис.1приложения 1.Расчет частотнойхарактеристики каскада с элементом ВЧ коррекцииДля поднятия АЧХ каскада навысоких частотах в цепь коллектора транзистора вводят элемент ВЧ коррекции ввиде дросселя с индуктивностью L. В нашемслучае необходимо ввести L 0.01 мГн.Схема такого каскада представленана рис.1 приложения 2.Расчет резистивного каскада свышеупомянутыми

изменениями в целом аналогичен расчету каскада без коррекциидля высоких частот см. п. 2.2 , за исключением того, что ввыражение для проводимости коллекторной ветви схемы будет входить кроме RКтакже еще и сопротивление дросселя, зависящееот частоты jwL.Эквивалентная схема длянижеследующего расчета представлена на рис.2приложения 2.Расчет компенсационногостабилизированного источника напряжения компенсационного типаДля нормальной работыусилителя на него необходимо подавать

устойчивое постоянное напряжение питания. Так как для реализации этого условия простоговыпрямителя переменного напряжения недестаточно, междупоследним и усилительным устройством ставят стабилизатор напряжения, который сглаживает пульсации напряжения питания, тем самым обеспечивая корректную работу усилительногоустройства.Компенсационный стабилизаторнапряжения представляет собой управляемый делитель входного напряжения,состоящий из сопротивления нагрузки и регулирующего элемента, работающего влинейном усилительном режиме.

Выходное напряжение стабилизатора сравниваетсяс эталонным опорным и возникающий при этом сигнал рассогласования усиливаетсяусилителем и воздействует на регулирующий элемент стабилизатора таким образом,чтобы выходное напряжение стремилось достичь эталонного уровня.Принципиальная схемакомпенсационного стабилизатора напряжения приведена на рис.1 приложения 3.Исходные параметрыстабилизатора следующие нестабильность входногонапряжения aвх 0.15 нестабильность выходногонапряжения авых 0.001 выходное напряжение

Uвых, В 12ЗаключениеВ результате выполнениякурсового задания я разобрался в принципах работы усилителя электрическихсигналов, научился рассчитывать резисторный каскадпредварительного усиления, частотные характеристики такого каскада, а также транзисторный стабилизатор напряжения.Приложение1Рис.1. Принципиальная схема усилительногокаскадаРис.2. Выходная характеристика транзистораКТ315Б.Рис.3. Входная характеристика транзистораКТ315Б.

Рис 7.АЧХ каскада в диапазоне 10 100 рад с.Рис 8.АЧХ каскада в диапазоне 100 1000 рад с.Рис 9.АЧХ каскада в диапазоне 103 104 рад с.Рис 10.АЧХ каскада в диапазоне 104 105 рад с.Рис 11.АЧХ каскада в диапазоне 105 2 106 рад с.Рис 12.АЧХ каскада в диапазоне 2 106 4 107 рад с.Приложение2Рис 3.АЧХ каскада с коррекцией и без коррекции в диапазоне 105 2 106 рад с.Рис 4.АЧХ каскада с коррекцией и без коррекции в диапазоне 2 106 4 107 рад с.

Приложение3