Предварительный резистивный усилитель с емкостной связью

Предварительные усилители с емкостной связью имеют стабильные характеристи­ки, просты, компактные и надежные. Вследствие приме­нения в этих усилителях в качестве элементов межкаскадной связи переходных конденсаторов, режимы работы по постоянному току от­дельных каскадов взаимонезависимы.

При конструировании усилителей с емкостной связью применяются биполярные и полевые транзисторы, лампы (триоды или пентоды) и линейные[1] интегральные микросхемы.

Типовая схема двухкаскадного усилителя на биполярных транзисторах с емкостной связью показана на рис.2,а. Пунктирными линиями ограничивается часть схемы, образующая один каскад, начинающийся с зажимов 1-1, к которым подводится усиливаемый сигнал, и оканчивающийся зажимами 2-2, с которых снимается выходной усиленный сигнал.

а) б)

Рис.2. Схема резисторного предварительного усилителя с емкостной связью между каскадами на биполярных транзисторах (а) и его амплитудно-частотная характеристика (б)

Напряжение, усиленное первым каскадом на транзисторе VТ₁ снимается с коллектора этого транзистора и передается через разделительный конденсатор (конденсатор связи) С_р2 на вход второго каскада на транзисторе VТ₂. Нагрузкой первого каскада является входное сопротивление второго каскада. Нагрузка всего двухкаскадного усилителя подключается к выходу второго каскада.

Назначение разделительных конденсаторов С_Р1, С_Р2, С_Р3, ре­зисторов цепей смещения R_Д1, R_Д2, R_Д3 и R_Д4, цепей температурной стабилизации R_Э1, С_Э1, R_Э2, С_Э2 аналогично описанному ранее. Потенциометр R1 позволяет регулировать амплитуду входного сигнала, т.е. усиление сигнала. Фильтр, состоящий из резистора R_Ф и конденсатора С_Ф, сглаживает пульсации питающего напряжения источника Е.

На рис.2,б показана типичная амплитудно-частотная характеристика уси­лителя с емкостной связью, из которой видно, что в области сред­них частот коэффициент усиления по напряжению (а также по току) практически не зависит от частоты. Снижение коэффициента усиления в области ниж­них частот обусловлено разделительными конденсаторами С_Р1, С_Р2 и С_Р3, а также конденсаторами С_э1, С_э2 в цепи эмитте­ров транзисторов.

Так, например, с уменьшением частоты f увеличивается падение напряжения на возрастающих сопро­тивлениях х_С = 1 / 2π f С разделительных конденсаторов и тем самым снижается напряжение полезного сигнала, подводимого к входам от­дельных каскадов и нагрузке R_H. Увеличение же сопротивлений конденсаторов С_Э1 и С_Э2 с уменьшением частоты f приводит к росту глубины последовательной отрицательной обратной связи по току, что вызывает снижение усиления.

В области верхних частот необходимо учитывать барьерные емкости коллекторных переходов транзисторов, сопротивления которых снижаются с ростом частоты, шунтируя нагрузку и уменьшая ее сопротивление. Кроме того, вследствие конечной скорости перемещения неосновных носителей заряда через базу появляются фазовые сдви­ги между токами на вхо­де и выходе транзисто­ров. При этом коэффи­циенты передачи тока ба­зы h_21Э транзисторов умень­шаются.

Таким образом, обе эти причины вызывают уменьшение коэффициента усиления в области верхних частот (см. рис.2,б). Область верхних частот в усилительном каскаде по схеме с ОЭ соответствует частоте, примерно равной (0,1 - 0,2) f_h21Э.

Предварительный трансформаторный усилитель

Конструктивно схема двухкаскадного усилителя напряжения с трансформаторной связью (рис.3) отличается от схемы усилителя с емкостной связью (рис.2,а) лишь тем, что в качестве элемента межкаскадной связи используется согласующий трансформатор Тр, первичная обмотка которого включена в коллекторную цепь тран­зистора VT1.

Рис.3. Схема предварительного трансформаторного усилителя

Трансформатор вносит заметные частотные и нелинейные искаже­ния, чувствителен к воздействию внешних переменных магнитных полей. Он используется для повышения или понижения амплитуды переменного сигнала, перехода от несимметричного выхода (с заземленной одной точкой) к симметричному, согласо­вания сопротивлений (сопротивления источника сигнала и вход­ного сопротивления усилителя, выходного сопротивления усилите­ля и нагрузки), получения нескольких выходных напряжений с равными или разными амплитудами и полярностями.

Назначение большинства элементов схемы аналогично схеме рис.2,а. Разделительный конденсатор С_р2 не пропускает через вторичную обмотку трансформатора постоянную состав­ляющую тока цепи смещения второго каскада.

Транзисторы в трансформаторных предварительных каскадах, как правило, включаются по схеме с общим эмиттером.

Трансформаторная связь в ламповых и транзисторных усили­телях используется в усилителях напряжения и в усилителях мощности. Наиболее часто трансформаторные схемы применяют в предоконечном каскаде усилителя с двухтактным оконечным каскадом, так как это дает возможность сравнительно просто получить на входе оконечного каскада два равных и противофазных напряжения и, кроме того, обеспечить оптимальную нагрузку предоконечного каскада.

В предварительных усилителях с трансформаторной связью между каскадами пер­вичная обмотка трансформатора включается в выходную цепь каскада. В усилителях напряжения нагрузкой для вторичной обмотки является входное сопротивление следующего каскада, а в усилителях мощности – нагрузка оконечного каскада

Используя трансформатор, можно не только развязать каскады по постоянной составляющей тока покоя I_К0, но и повысить общий коэффициент усиления усилителя по напряжению K_U или току K_I в зависимости от применения соответственно повышающего или понижающего напряжение трансформатора.

Поскольку падение напряжения на малом активном сопротивлении первичной обмотки трансформатора за счет постоянной составляющей коллекторного тока незначительно, то к коллектору транзистора подводится почти все напряжение источника питания. Это позволяет использовать для питания трансформаторных усилителей более низковольтные источ­ники напряжения.

В трансформаторных усилителях в отличие от резисторных можно обеспечить оптимальное сопротивление нагрузки при сравнительно большом выходном сопротивлении транзистора предыдущего каскада и значительно меньшем входном сопротив­лении транзистора следующего каскада, что обеспечит более высокий коэффициент усиления каскада.

Недостатком трансформаторных усилителей, по сравнению с резисторным усилителем, яв­ляется большая неравномерность частотной характеристики, т.е. при равной полосе пропускания они создают большую величину частотных искажений. Кроме того, они имеют большую стоимость, размеры и массу.

Дата добавления: 2014-08-04; просмотров: 1384; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!