Модуль № 3. Електронні підсилювачі та генератори електричних сигналів

Тема 2.3.1. Принципи підсилення потужності електричних сигналів.

Властивості підсилювача характеризують кількісні та якісні по­казники, які називають вторинними (вихідними) параметрами або фу­нкціями схеми.

Коефіцієнт підсилення визначається відношенням напруги або струму (потужності) на виході підсилювача до напруги або струму (потужності) на його вході і показує, як змінився вихідний сигнал порівняно із вхідним. Залежність модуля коефіцієнта підсилення від час­тоти називається частотною характеристикою підсилювача. Частотні спотворення, які вносить підсилювач на частоті ƒ, враховує коефіцієнт частотних спотворень.

Мож­ливість підсилювати максимальну та мінімальну напруги за умови, що ко­жному миттєвому значенню вхідної напруги відповідає пропорційне зна­чення вихідної напруги відображає динамічний діапазон.

Тема 2.3.2. Визначення, класифікація, характеристики та параметри електронних підсилювачів.

Електронним підсилювачем називають пристрій, який використо­вують для підвищення потужності вхідного електричного сигналу до номінального значення, яке за6езпечуе нормальне функціонування вузла, приладу або електронної системи. При цьому підсилення мало­потужного вхідного сигналу досягається за рахунок енергії зовнішньо­го джерела напруги (струму) значно 6ільшого рівня потужності.

За характером зміни в часі вхідного сигналу розрізняють підсилю­вачі постійного та змінногострумів, за смугою частот робочого діа­пазону підсилювачі поділяють на вибіркові та широкосмугові..

3алежно від форми підсилюваних сигналів розрізняють підсилювачі гармонічних (синусоїдальних) та імпульсних сигналів, а за способом зв'язку між каскадами - підсилю­вачі з ємнісним, трансформаторним та гальванічним зв'язком.

Тема 2.3.3. Особливості RC-підсилювачів на дискретних компонентах.

Резистивно-ємнісний зв`язок між каскадами розділяє послідовні каскади за постійним та зміним струмом, але зумовлює спад коефіцієнта підсилення в області нижніх частот і відповідно спад вершини імпульсів в області великих тривалостей. При використанні дискретних компонентів ці спотворення можливо зменшити шляхом використання конденсаторів великої ємності.

Тема 2.3.4. Підсилювачі постійного струму.

Аналогові інтегральні мікросхеми призначені для підсилення, обробки і перетворення електричних сигналів, параметри яких змінюють­ся за законом неперервної функції. До таких аналогових ІMС належать операційні підсилювачі, диференціальні підсилювачі, інтегральні стабілізатори, компаратори та ін. Аналогові ІMС універсальні і бага­тофункціональні та є підсилювачами постійного струму. Режим стабілізують параметричними способами.

Тема 2.3.5. Зворотній зв’язок та його вплив на характеристики та параметри електронних схем.

Крім каналу прямого проходження сигналу (основне коло) підсилювальний каскад може мати кола, по яких частина енергії корисного сигналу передається з виходу каскаду на його вхід або на вхід одного з попередніх каскадів у випадку багатокаскадного підсилювача. Кола, по яких подається сигнал зворотного зв'язку, називають колами зворотного зв'язку.

Виділяють позитивний та негативний зворотний зв`язок, за напругою, струмом, паралельний та послідовний. За допомогою відповідного зворотного зв`язку корегують параметри підсилювачів або створюють генератори електричних коливань.

Тема 2.3.6. Вибіркові підсилювачі та вихідні каскади.

Вибіркові підсилювачі призначені для підсилення електричних сигналів у вузькій смузі. Вузька смуга пропускання забезпечується використанням паралельного LС контура, або кіл частотнозалежного зворотного зв'язку. Промисловість випускає мікросхеми, спе­ціально призначені для резонансних високочастотних підсилювачів.

Застосу­вання резонансних підсилювачів для підсилення сигналів низьких час­тот недоцільне.В цьому випадку застосовують вибіркові підсилювачі з частотно–залежним зворотним зв'язком.

Вихідні каскади є підсилювачами потужності. Найбільш поширеними стали двотактні безтрансформаторні каскади на комплементарних транзисторах.

Тема 2.3.7. Принципи формування незатухаючих електричних коливань. Умови самозбудження генераторів.

При використанні активних компонентів та позитивного зворотного зв`язку створюють умови для виникнення незатухаючих електричних коливань. Для цього необхідно забезпечити умови самозбудження: баланс фаз та баланс амплітуд. До складу генераторів входять джерело живлення, підсилювач та схема частотнозалежного зворотного зв`зку.

Тема 2.3.8. Генератори гармонічних та імпульсних незатухаючих коливань. Мультивібратори.

Генератором гармонічних коливань називають електронний пристрій, який перетворює електричну енергію джерела постійного струму в енергію незату­хаючих синусоїдальних коливань заданої частоти та потужності. Як активні елементи використовують транзистори, інтегральні під­силювачі (особливо операційні. Гармонічні коли­вання в генераторах підтримуються частотно–вибірковими чотирипо­люсниками: резонансними LС–контурами або іншими резонуючими еле­ментами. То­му розрізняють LС–генератори і RС–генератори гармонічних коливань. В таких генераторах умови самозбудження забезпечуються лише на одній частоті.

В мультивібраторах створюються умови для самозбудження в широкому діапазоні частот, що забезпечує формування імпульсних сигналів.