Л02_Усилительные_устройства_Презентация_Л2_Основные_свойства_усилителей

1. Схемотехника электронных устройств

УСИЛИТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА
ОСНОВНЫЕ ОПРЕДЕЛЕНИЯ И ПАРАМЕТРЫ

2. Усилитель

ИП
Еп
RВН
ЕВХ
1
3
2
4
• Усилителем называют
устройство позволяющее
преобразовывать входной
сигнал в сигнал большей
мощности (тока,
напряжения) без
существенного искажения
ZН его формы. При усилении
тока или напряжения
одновременно, происходит
усиление мощности.

3. Классификация усилителей

1.
2.
3.
4.
Усилители делятся:
по назначению;
по виду усиливаемых сигналов;
по полосе усиливаемых частот;
по виду используемых активных элементов.

4.   Назначение усилителей:

Назначение усилителей:
1. Усилители напряжения. Параметр: коэффициент
усиления по напряжению
Ku=Uвых/Uвх
2. Усилители тока. Параметр: коэффициент усиления по
току
Ki=Iвых/Iвх
3. Усилители мощности. Параметр: коэффициент
усиления по мощности
Kp=Pвых/Pвх
В усилителях мощности необходимо обеспечить
заданную максимальную мощность, а в усилителях
напряжения и тока – заданные значения коэффициентов
усиления.

5. Деление усилителей по виду усиливаемых сигналов:

Усилители гармонических сигналов - обеспечивают
усиление непрерывных гармонических или
квазигармонических сигналов.
• При изменении любого параметра сигнала в усилителе
возникает переходный процесс – колебание на выходе
усилителя достигает установившегося значения только через
определенное время.
• Параметры усиливаемого сигнала в гармонических усилителях
изменяются значительно медленнее переходных процессов;

6. Гармонический сигнал

7. Деление усилителей по виду усиливаемых сигналов

• Усилители импульсных сигналов - усиливают
быстронарастающий сигнал при допустимом
искажении его формы.
• Эти усилители применяются для сигналов, уровень
которых меняется настолько быстро, что
переходный процесс является определяющим для
усиленного сигнала.

8. Импульсные сигналы

9. Параметры одиночного импульса

• 1) амплитуда
импульса Um ;
• 2) длительность
импульса tи;
• 3) длительность
фронта tф ;
• 4) длительность
среза tср .

10. Параметры импульсного сигнала

• 1) амплитуда импульса Um – это максимальное значение
импульсного отклонения напряжения (тока) от начального
уровня;
• 2) длительность импульса tи – это интервал времени от
момента появления импульса до момента его окончания. Такой
интервал измеряется на уровне 0,1Um или 0,5Um. В последнем
случае длительность импульса называют активной;
• 3) длительность фронта tф – это промежуток времени, в
течение которого напряжение (ток) в импульсе возрастает от 0,1
до 0,9 от амплитудного значения Um;
• 4) длительность среза tср – это промежуток времени, в
течение которого напряжение в импульсе убывает от 0,9 до 0,1
от Um.

11. Последовательность прямоугольных импульсов

• 1) период следования импульсов Ти ;
• 2) частота следования импульсов f в герцах (Гц);
• 3) коэффициент заполнения импульсов Кз;
• 4) скважность импульсов Q.

12. ПАРАМЕТРЫ ПЕРИОДИЧЕСКОЙ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ ИМПУЛЬСОВ

• 1) период следования импульсов Ти – это промежуток
времени от начала условно выбранного импульса до
начала следующего импульса. Период равен сумме
длительности импульса tи и длительности паузы между
импульсами tn, измеряется в единицах времени;
• 2) частота следования импульсов f – величина,
обратная периоду. Показывает число импульсов в секунду,
измеряется в герцах (Гц) – f=1/Tи;
• 3) коэффициент заполнения импульсов Кз –
характеризует степень заполнения периода
импульсов Кз = tи/Т;
• 4) скважность импульсов Q – величина, обратная
коэффициенту заполнения Q = Ти/tи.
Параметры Кз и Q являются безразмерными.

13. Деление усилителей по полосе усиливаемых частот :

• 1. Усилители постоянного тока, диапазон
усиливаемых частот f: 0 – fв
( где fв – верхняя
граничная частота усиления).
Это усилители медленно меняющихся напряжений и
токов, усиливающие сигналы в диапазоне частот от 0 до
высшей рабочей частоты, составляющие десятки и сотни
кГц.
• 2. Усилители переменного тока с диапазоном частот
∆f=fв – fн ( где fн – нижняя граничная частота
усиления).

14. Деление усилителей переменного тока

усилители низкой частоты: fв – fн >>fн
(20 000Гц – 40Гц=19960>>40)
— усилители высокой частоты fв – fн <<fн
(100 000Гц – 80 000 Гц=20 000<<80 000)
— усилители избирательные (или селективные), усиливающие
сигналы в очень узкой полосе частот. Для них характерна
небольшая величина отношения верхней частоты к нижней
(обычно fв / fн ≈ 1,1). Эти усилители могут использоваться как
на низких, так и на высоких частотах. Часто их называют
резонансными или полосовыми;
– усилители видеочастот, работающие в полосе частот
от 50 Гц до 6 МГц.
– усилители широкополосные с fв > 100 кГц.
—

15. Деление усилителей по виду соединительных цепей между отдельными каскадами:

Так как усилители строятся, как правило, на основе
последовательного включения нескольких типовых каскадов, то
различают усилители:
• С гальванической (непосредственной) связью, предусматривающие
передачу между каскадами сигнала как переменного, так и постоянного
токов;
• усилители с RC – связями, в которых между выходом предыдущего и
входом последующего каскадов включают резистивно–емкостную
связь, исключающую передачу сигналов постоянного тока;
• усилители с индуктивной (трансформаторной) связью, в которых
между каскадами включается трансформатор, который также не
пропускает сигналы постоянного тока, но пропускает сигналы
переменного тока.

16. Усилитель с гальванической связью

• Наиболее простой связью между каскадами
усилителя является непосредственная связь
обыкновенным проводником, когда выход
одного каскада соединяется со входом другого
непосредственно, без применения пассивных и
активных элементов.
• Непосредственная связь — это гальваническая
связь, обладающая хорошей проводимостью
для постоянного и переменного тока,
обеспечивающая непосредственное
протекание зарядов от одного элемента к
другому на сколь угодно низких частотах,
вплоть до нулевой частоты (постоянного тока).
• В качестве элементов непосредственной связи
могут использоваться резисторы, диоды,
стабилитроны и т.д., т.е. элементы, не
оказывающие реактивного действия на
протекание постоянного тока (не изменяются
направление, вид, частота и т.д.).

17. Усилители с RC – связями

• Усилители с ёмкостной или RCсвязью
имеют
широкое
применение. Они просты в
конструкции
и
наладке,
дешевы,
обладают
стабильными характеристиками,
надежны в работе, имеют
небольшие размеры и массу.
• Типовая схема усилителя на
транзисторах
с
емкостной
связью показаны на рис.

18. Усилители с индуктивной (трансформаторной) связью

Трансформаторная связь надежно отделяет усилитель по
постоянному току от выходной и входной цепи соседних
каскадов, источника сигнала и нагрузки. Кроме того,
трансформатор позволяет согласовать сопротивление
нагрузки и источника сигнала с сопротивлениями входа и
выхода каскада соответственно, когда требуется
оптимальное согласование.
• В схемах многокаскадных усилителей
для связи каскадов между собой
используют трансформатор, первичную
обмотку которого включают в
выходную цепь усилительного
элемента, а вторичную — в цепь
управляющего электрода следующего
каскада.
• Трансформаторную связь можно
применять для связи источника сигнала
с входом первого каскада и выходы
оконечного каскада с нагрузкой.

19. ДЕЛЕНИЕ УСИЛИТЕЛЕЙ ПО ВИДУ ИСПОЛЬЗУЕМЫХ АКТИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ :

ламповые усилители;
транзисторные усилители;
диодные усилители;
параметрические усилители.

20. СТРУКТУРНАЯ СХЕМА УСИЛИТЕЛЯ

UВХ
Входное
устройство
Каскады
предварительного
усиления
Каскады
усиления
мощности
Усилитель включает следующие устройства:
1. входное устройство
2. каскады предварительного усиления
3. каскады усиления мощности
4. выходное устройство.
Выходное
устройство
UВЫХ
ZН

21. ОСНОВНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ УСИЛИТЕЛЕЙ

Сумма сведений, характеризующих свойства
усилителя, называются его показателями:
входные и выходные параметры;
коэффициент усиления;
КПД – коэффициент полезного действия;
частотные характеристики;
амплитудная характеристика;
фазовая характеристика.

22. ВХОДНЫЕ И ВЫХОДНЫЕ ДАННЫЕ

Zг
Uвх
Zвх
Ег
• Источником входных
сигналов могут являться
источник ЭДС и источник
тока.
• Модель источника ЭДС имеет
вид, приведенный на Рис.
ሶ
ሶ