Основы теории электронных усилителей

Этот раздел является базовым при изучении основ построения электрических схем различных электронных устройств.

При использовании в усилителях в качестве усилительных элементов – биполярных транзисторов, различают три схемы их включения: схема с общей базой (ОБ), схема с общим эмиттером (ОЭ), схема с общим коллектором (ОК). Каждая из этих схем имеет определенные параметры. К основным параметрам усилительных устройств относятся: величина входного и выходного сопротивления каскада; значения коэффициентов усиления по току, напряжению и мощности. В каждом конкретном случае для сохранения условия передачи максимальной мощности от источника сигнала к нагрузке должна применяться определенная схема включения усилительного элемента (транзистора).

При изучении усилителей необходимо обратить внимание на основные параметры, характеристики, принцип действия и режимы работы усилительных устройств. При расчете усилительных каскадов уделяется внимание выбору положения начальной рабочей точки. Основные режимы работы электронных усилителей – это режимы работы в классе А и классе В. Каждый из этих классов работы имеет определенные параметры. К основным из них относятся: величина нелинейных искажений входного сигнала и коэффициент полезного действия усилительного каскада.

Большое внимание в усилительных каскадах уделяется наличию обратных связей. Обратная связь в усилителе – это передача части энергии с выхода усилителя на его вход. Различают положительные и отрицательные обратные связи. В усилителях наибольшее применение получили отрицательные обратные связи. При их применении коэффициент усиления каскада снижается, но при этом улучшается его стабильность, увеличивается полоса пропускания усилительного каскада, снижаются линейные и нелинейные искажения выходного сигнала.

Для работы усилителей в различных классах работы применяются цепи смещения каскадов различных видов: цепи смещения фиксированным напряжением и фиксированным током. Кроме того, для обеспечения температурной стабилизации каскада, применяются специальные цепи термостабилизации, такие как цепи коллекторной или эмиттерной стабилизации.

Отдельное внимание в этом разделе уделяется выходным каскадам электронных усилителей – усилителям мощности.

Освоить материал по принципу действия и устройству электронных усилителей поможет [9,10,12, 23].

Вопросы для самоконтроля

1. Привести классификацию электронных усилителей.

2. Какие показатели характеризуют усилительный каскад?

3. Во сколько раз изменится напряжение на выходе усилителя, если его усиление возрастет до 40 дБ?

4. Объяснить появление нелинейных искажений в транзисторном усилителе.

5. Определить коэффициент усиления второго каскада двухкаскадного усилителя, обладающего коэффициентом 1000, если коэффициент усиления первого каскада 40 дБ.

6. Как объяснить сдвиг фаз на 180^о между входным и выходным напряжениями в схеме резистивно - емкостного каскада с ОЭ?

7. Влияет ли емкость разделительных конденсаторов на форму амплитудно-частотной характеристики усилительных каскадов?

8. Объяснить различие в режимах усиления А, В и АВ.

9. В чем отличие выходных каскадов УНЧ от предварительных каскадов?

10. С какой целью в выходных каскадах УНЧ применяют трансформаторы?

11. В чем преимущества выходных бестрансформаторных схем?

12. Почему двухтактный усилитель мощности по сравнению с однотактным создает меньшие нелинейные искажения?

13. Какая обратная связь называется отрицательной?

14. Почему при отрицательной обратной связи уменьшаются нелинейные и частотные искажения, возникающие в усилительном каскаде?

15. Как влияет отрицательная обратная связь на коэффициент усиления усилителя?

16. Усилитель состоит из трех каскадов, коэффициенты усиления которых К ₁ = 10, К ₂ = 20, К ₃ = 30. Последние два каскада охвачены отрицательной обратной связью с β = 0,2. Определить общий коэффициент усиления.