 |
Усилители постоянного тока (УПТ)
|
|
|
|
Усилители постоянного тока усиливают не только переменную составляющую сигнала, но и его постоянную составляющую. Поэтому их АЧХ имеет вид (рис. 62).
Рис. 62. АЧХ усилителя постоянного тока
Усилители постоянного тока должны иметь большой коэффициент усиления, небольшое напряжение смещения и малый дрейф. Обычно УПТ состоит из нескольких каскадов с непосредственными связями.
По принципу действия УПТ подразделяются на два основных типа: УПТ прямого усиления и УПТ с преобразованием сигнала.
УПТ прямого усиления представляют собой многокаскадный усилитель с непосредственными связями. Для уменьшения дрейфа в качестве первого каскада применяется дифференциальный усилитель. Для питания УПТ используются два разнополярных источника напряжения.
В УПТ с преобразованием сигнала входной сигнал вначале преобразуется в сигналы переменного тока. Далее переменный сигнал усиливается УНЧ и демодулируется. Ввиду того, что усиление сигналов происходят в УНЧ по переменному току, дрейф практически отсутствует. К недостаткам таких УПТ являются наличие в выходном сигнале переменной составляющей, которую можно снизить установкой дополнительного фильтра, и недостаточно широкая полоса пропускания. В настоящее время УПТ выполняются в виде интегральных схем. УПТ широко используются в электронных вычислительных устройствах, стабилизаторах, системах автоматического управления.
Рис. 63. Блок-схема УПТ с преобразованием сигнала
Избирательные усилители
Избирательные усилители предназначены для усиления сигналов в узкой полосе частот. По принципу действия различают избирательные усилители: резонансные и усилители с обратной связью. В резонансных усилителях в качестве нагрузки применяется колебательный контур, умеющий большое сопротивление на резонансной частоте f0 и малое для других частот. Избирательные свойства усилителя оцениваются добротностью Q:
|
|
|
,
где f0 – резонансная частота контура; 2 
f – полоса пропускания контура.
Резонансные усилители обладают высокой помехозащищенностью и используются часто в измерительных и в приемопередающих устройствах на высоких и средних частотах. На более низких частотах избирательные усилители с резонансными контурами становятся слишком громоздкими. Поэтому на низких частотах обычно используются избирательные усилители с обратными связями с использованием частотно-избирательных фильтров RC-типа в цепях обратной связи.
Усилители мощности
Усилители мощности обычно являются выходными каскадами многокаскадных усилителей и предназначены для получения в нагрузке большой мощности. В связи с этим такие усилители должны иметь высокий КПД и минимальные нелинейные искажения. Усилители мощности выполняются на мощных биполярных и полевых транзисторах, включенных по схеме с ОЭ или с ОК. По способу включения нагрузки усилители мощности могут быть трансформаторными и бестрансформаторными, а также однотактными и двухтактными. Однотактные усилители работают обычно в режиме А, а двухтактные – в режиме В или АВ. Схема однотактного усилителя мощности с трансформаторным выходом, работающего в режиме А, приведена на рис.66.
Рис. 66. Усилитель мощности однотактный с трансформаторным выходом
Однотактный усилитель имеет низкий КПД и используется редко. Расчет такого каскада производят графоаналитическим методом с использованием динамических характеристик.
Схема двухтактного трансформаторного усилителя мощности приведена на рис.67.
Рис. 67. Усилитель мощности двухтактный с трансформаторным выходом (а), входная
|
|
|
характеристика для режима В (б), для режима АВ (в)
Усилитель выполнен на двух транзисторах: VT1 и VT2. В коллекторные цепи
транзисторов подключен выходной трансформатор Тр2. Трансформатор Тр1 обеспечивает подачу входного сигнала Uвх на базы транзисторов. Каскад работает в режиме В. Следовательно, при отсутствии сигнала токи в транзисторах отсутствуют, и к коллекторам транзисторов прикладывается напряжение Un. При поступлении на вход усилителя сигнала Uвх каждая полуволна открывает поочередно один из транзисторов, и через первичную обмотку трансформатора Тр2 протекает ток полуволны. Таким образом, процесс усиления входного сигнала происходит в два такта. КПД двухтактного трансформаторного усилителя по сравнению с однотактным увеличивается примерно в 1,5 раза и достигает максимального значения 0,785. Из-за нелинейности начального участка входной характеристики возникают нелинейные искажения (рис. 67, б). Если подать на базу транзисторов небольшое напряжение смещения Uсм, то нелинейные искажения можно свести к минимуму (рис. 67, в). Бестрансформаторные усилители мощности позволяют упростить схемы усилителей мощности за счет исключения крупногабаритных трансформаторов. Наибольшее распространение получили две схемы бес трансформаторных усилителей мощности: на транзисторах разного типа проводимости и на транзисторах одного типа проводимости (рис. 68).
Рис. 68. Бестрансформаторный усилитель мощности на транзисторах разной проводимости (а) и одного типа проводимости (б).
В каждый полупериод входного напряжения ток формируется одним из транзисторов. Усилитель (б) используется, как правило, в импульсных схемах.
|
|
|
