Режим роботи підсилюючих каскадів
Рис.3 Перехідна характеристика транзистора
Точка n на цій характеристиці визначає величину струму колектора
IК і струму бази Іб за відсутності вхідного сигналу (стан спокою).
Режим А. Режим А характеризується тим, що робочу точку n вибирають на лінійній ділянці перехідної характеристики транзистора, зазвичай посередині (як на рис.3). При цьому значення вхідної напруги повинно бути таким, щоб робота підсилювального каскаду відбувалася на лінійній ділянці характеристики. В цьому випадку нелінійні спотворення підсилюється напруги будуть мінімальними, тобто при подачі на вхід підсилювального каскаду гармонійної напруги форма вихідної напруги буде практично повністю повторювати форму вхідного.
К.к.д. підсилювача η визначається відношенням вихідної потужності Рвих до потужності, споживаної підсилювачем від джерела живлення Рвх:
У режимі А к.к.д. найнижчий (менше 0,5) і рідко перевищує 0,35. Це пояснюється великим струмом спокою під час відсутності вхідного сигналу (постійна складова втрат). Це основний недолік режиму А. Гідність же - відсутність спотворень підсилюється сигналу.
Режим В. Режим В характеризується тим, що робоча точка вибирається на початку перехідної характеристики - точка b на рис.3. Ця точка називається точкою відсічення.
У режимі У посилюється тільки та частина сигналу, яка сприяє відмикання транзистора і появи колекторного струму. Інша частина сигналу, умовно назвемо її негативною, сприяє ще більшому замикання транзистора, тобто колекторний струм буде близький до нуля. У разі синусоїдального сигналу посилений сигнал буде мати форму полусінусоіди, що характеризує дуже велике спотворення підсилюється сигналу. Перевагою цього режиму є високий к.к.д. досягає в деяких випадках 80%. Цей режим використовується, як правило, в двотактних підсилювачах потужності.
Режим С. Режим С характеризується тим, що робочу точку вибирають за точкою відсічення, при цьому час відмикання транзистора менше величини напівперіоду.
Цей режим характеризується найбільшими спотвореннями підсилюється сигналу, зате к.к.д. підсилювального каскаду наближається до 100%. Режим С використовується в автогенераторах і виборчих підсилювачах.
Для оцінки діапазону вхідних напруг, в якому посилюються сигнали посилюються пропорційно, використовують амплітудну характеристику, що представляє собою залежність амплітудного значення вихідної напруги U вих від амплітудного значення вхідної напруги Uвх (рис.4). Лінійна ділянка цієї характеристики, характеризується постійним коефіцієнтом посилення по напрузі До n = U вих / Uвх
Як правило, ця ділянка характеризується найменшим рівнем нелінійних спотворень.
Рис.4 Амплітудна характеристика підсилювального каскаду
При дуже великих амплітудних значеннях підсилюється сигналу Uвх зростання вихідної напруги сповільнюється, і коефіцієнт посилення падає, що супроводжується зростанням нелінійних спотворень. Відповідно розрізняють зони: нечутливості, лінійності і насичення. У зоні нечутливості, при малих вхідних сигналах коефіцієнт посилення малий і нестійкий.
Іншою важливою характеристикою є амплітудно-частотна. Це залежність коефіцієнта посилення До від частоти ω. Залежність КU = f (ω) представлена на рис.5, характеризує області нижньої ωн.гр і верхньої ωв.гр граничних частот, а також область з відносно стійким коефіцієнтом посилення КU. Зниження коефіцієнта посилення КU в області верхньої ωв.гр і нижньої ωн.гр граничних частот називають частотними спотвореннями.
Рис.5 Амплітудно-частотна характеристика підсилювального каскаду
Це назва обумовлена тим, що при посиленні змінного сигналу окремі складові його посилюються по-різному через нерівномірність частотної характеристики, внаслідок чого форма кривої посиленого сигналу спотворюється.
Діапазон частот, в межах якого амплітудно-частотна характеристика (АЧХ) підсилювача досить рівномірне і коефіцієнти частотних спотворень не перевищують допустимих значень, називають смугою пропускання підсилювача.
Смуга пропускання підсилювача - це область між нижньою і верхньою граничними частотами ωн.гр. - ωв.гр.
З практичних міркувань допустиме значення частотних спотворень приймають рівним 1 /
0,7 КU), в зв'язку з цим ωн.гр. і ωв.гр. зрушені за межі лінійної ділянки амплітудно - частотної характеристики.
1. Ознайомитися зі схемою напівпровідникового двухкаскадного підсилювача.
2. Визначити вхід підсилювача і виходи з першого і другого каскадів.
3. Ознайомитися з пристроєм генератора синусоїдальних сигналів.
Натискання відповідних кнопок генератора означає частоти:
100 Гц, 500 Гц, 1000 Гц, 5000 Гц (Повністю віджаті кнопки відповідають частоті 15000 Гц).
4. Зняти амплітудну характеристику підсилювача:
- встановити частоту генератора 1000 Гц;
- включити стенд (тумблером Мережа);
- подати напругу від генератора на вхід підсилювача рівне, 0,05 В;
- переключити вольтметр на вихід і записати в таблицю вихідний (посилене) напруга;
- послідовно збільшуючи величину вхідної напруги Uвх через 0,05В до 0,4 В вимірювати напругу U вих на виході 1-го каскаду при кожному досвіді;
- одночасно за допомогою осцилографа, підключеного до виходу першого каскаду, простежити форму посилених сигналів, зазначивши при якому вхідному напрузі починає спотворюватися форма вихідного сигналу.
Дані вимірювань занести в таблицю 1.
4. На підставі даних табл. 1 і 2 побудувати амплітудну і амплітудно частотну характеристики.
1. Визначення і класифікація підсилювачів?
2. Накреслити і пояснити блок-схему підсилювального каскаду?
3. Режими А, В, і С, їхні переваги й недоліки. У яких випадках вони застосовуються?
4. Що таке коефіцієнт посилення, як визначити коефіцієнт посилення многокаскадного підсилювача? Що таке багатокаскадні підсилювачі?
5. Пояснити схему і роботу двокаскадного підсилювача.
5. Що таке нелінійні спотворення?
6. Накреслити і пояснити амплитудную характеристику.
7. Накреслити і пояснити амплітудно-частотну характеристику.