Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Тема №2: Электронные устройства.Усилители различного назначения. Усилитель — устройство, увеличивающее мощность (напряжение, ток) входного сигнала за счет энергии внешнего источника питания посредством усилительных элементов (полупроводниковых приборов, электронных ламп и др.). На рис. 3.1. представлена структурная схема включения усилителя в цепь усиления электрического сигнала, где 1 — источник входного сигнала; 2 — усилитель; 3 — источник питания; 4 — нагрузка.
В качестве источника питания усилителя используют стабильные источники энергии постоянного тока. Источник входного Рис. 3.1сигнала (датчик) формирует изменяющееся во времени напряжение uвх (ток iвх) различной амплитуды, частоты и формы. Нагрузка усилителя — устройство, которое можно представить в виде линейного пассивного двухполюсника. Сам усилитель с парой входных и парой выходных зажимов обычно представляют в виде нелинейного четырехполюсника вследствие нелинейности характеристик входящих в него элементов. Усиление входного сигнала по мощности (по напряжению, по току) происходит за счет преобразования электрической энергии источника питания в энергию выходного сигнала вследствие изменения сопротивления усилительных элементов (транзисторов, электронных ламп и др.) по закону, задаваемому входным сигналом. Условное обозначение усилителей на схемах изображено на рис. 3.2. Напряжение входа uвх и напряжение выхода uвых измеряют относительно общего вывода (рис. 3.2, а). При упрощенном изображении усилителя в виде прямоугольника, на нем изображают только вход и выход (рис. 3.2, б), опуская выводы напряжения питания Un и общий вывод. Важнейшим параметром усилителя является коэффициент усиления по мощности, равный отношению изменения мощности выходного сигнала к изменению мощности входного сигнала, т. е.
Помимо коэффициента усиления по мощности вводят также: коэффициент усиления по напряжению;
коэффициент усиления по току
Тогда коэффициент усиления по мощности Kp=KuKi. В некоторых схемах усиления один из двух коэффициентов (Ku или Ki) может быть меньше единицы. Электронные усилители классифицируют по следующим признакам: по усиливаемой величине: усилители напряжения (УН), тока (УТ), мощности (УP); по назначению: измерительные; для устройств теле и радиовещания; общепромышленного использования; операционные, используемые в аналоговых и аналого-цифровых устройствах; по характеру усиливаемых сигналов: усилители гармонических, импульсных и другой формы сигналов; по частоте усиливаемых сигналов: усилители постоянного тока (УПТ); усилители звуковой частоты (УНЧ, f < 30 кГц); усилители высокой частоты (УВЧ, f < 300 МГц); усилители сверхвысокой частоты (УСВЧ, f < 300 ГГц); по ширине частотного спектра выходного сигнала: широкополосные и узкополосные (резонансные); по схеме включения транзисторов: с общим эмиттером (ОЭ); с общей базой (ОБ); с общим коллектором (ОК); с общим истоком (ОИ); с общим стоком (ОС); с общим затвором (ОЗ); по количеству каскадов усиления: однокаскадные; многокаскадные (каскад предварительного усиления, промежуточные и выходной каскады); по типу связи между каскадами и между оконечным каскадом и нагрузкой: резистивная (гальваническая), ёмкостная, трансформаторная. У многокаскадного усилителя общий коэффициент усиления равен произведению коэффициентов усиления отдельных каскадов: K = K1 ⋅K2 ⋅...⋅Kn. На практике обычно используют логарифмическую (десятичную) меру оценки коэффициентов усиления, измеряемую в децибелах (дБ): Kp(дБ) =10lg(Рвых /Рвх) =10lgKp; Ku(дБ) =20lgKu и Ki(дБ) =20lgKi. Например, для двухкаскадного усилителя с коэффициентами Ku1 =100 и Ku2 =10 Ku(дБ) =20lgKu1+20lgKu2=20⋅2+20⋅1=60дБ. 3.2 Характеристики усилителей Важнейшими характеристиками усилителя являются амплитудная и частотные. Амплитудная характеристика описывает усилитель при фиксированной нагрузке и подаче на вход синусоидального напряжения фиксированной частоты: uвх =Umsinωt, ω=const. Амплитудная характеристика — это зависимость амплитуды (или действующего значения) выходного сигнала от амплитуды (или действующего значения) входного синусоидального сигнала, т. е. Uвых= f (Uвх). Типичный вид амплитудной характеристики усилителя изображен на рис. 3.3. Пунктиром показана амплитудная характеристика идеального усилителя. Отклонение реальной характеристики от идеальной объясняется наличием шумов и нелинейностям характеристик усилительных элементов при слабых и больших входных сигналах.
Динамическим диапазоном усилителя в децибелах называют отношение максимального значения входного напряжения к минимальному на линейном участке ab амплитудной характеристики (см. рис. 3.3):
Коэффициент усиления по напряжению на этом участке
Уровень шума — это отношение напряжения шумов Uш в режиме покоя (приведенного к входу усилителя) к максимальному значению выходного напряжения Uвых.max, выраженное в децибелах:
Коэффициент нелинейных искажений
где Um1 — амплитуда первой гармоники; Um2, Um3, ј — амплитуды высших гармоник выходного напряжения. Частотные характеристики усилителя строят при фиксированной нагрузке и входном синусоидальном напряжении:
Амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) — это зависимость коэффициента усиления, например, по напряжению Ku от частоты f входного сигнала. Обычно АЧХ строят на двойной логарифмической сетке: по оси ординат откладывают значения Ku в децибелах, а по оси абсцисс — частоту в логарифмическом масштабе, однако около делений записывают значения частоты без логарифма (рис. 3.4).
Полоса пропускания усилителя определяет диапазон частот f (или w), в пределах которой коэффициент усиления на средней частоте не снижается ниже своего уровня: где fв и fн — верхняя и нижняя частоты среза АЧХ усилителя.
Фазочастотная характеристика (f) — зависимость угла сдвига фаз между выходным и входным напряжениями усилителя от частоты f (см. рис. 3.4). Фазовые искажения в усилителе отсутствуют, когда фазовый сдвиг линейно зависит от частоты. Входное и выходное сопротивления усилителя:
Выходная мощность при сопротивлении нагрузки Rн
Типичная схема однокаскадного усилителя на биполярном транзисторе. На принципиальной схеме усилителя на биполярном транзисторе VT, включенного по схеме с общим эмиттером (рис. 3.5), обозначено:
Ec, Rc и En, Rвт — источники входного сигнала и питания транзистора с соответствующими внутренними сопротивлениями; uвх — напряжение входного сигнала; RБ1 и RБ2 — резисторы делителя напряжения питания Un (обычно напряжение Un = 10-30 В), предназначенные для установки тока базы IБ транзистора (по постоянному току), т. е. рабочей точки (точки покоя) на линии нагрузки; RЭ — резистор отрицательной обратной связи транзистора VT по постоянному току, подбором сопротивления которого обеспечивается температурная стабилизация его режима усиления. Так, при увеличении температуры возрастают постоянные составляющие токов коллектора IК и эмиттера IЭ и происходит падение напряжения RЭIЭ. В результате напряжение UБЭ уменьшается, что вызывает уменьшение тока базы IБ, и, следовательно, тока IК, стабилизируя его; CЭ — конденсатор большой ёмкости (десятки микрофарад), шунтирующий сопротивление резистора RЭ по переменному току, что исключает ослабление усиливаемого сигнала по переменному току цепью обратной связи; RК — нагрузочный резистор, сопротивление которого ограничивает ток коллектора IК транзистора VT; С1 и С2 — разделительные конденсаторы входной и выходной цепей, обеспечивающие гальваническую развязку усилителя по постоянному току (предотвращающие прохождение постоянной составляющей тока от источника сигнала к усилителю и от усилителя к нагрузке). Импульсные устройства [5]. Особенности и преимущества передачи информации в импульсном режиме. В импульсной технике используются кратковременные, прерывистые электрические колебания. Импульсная техника служит, в частности, базой радиолокации, радионавигации, телевидения, многоканальной связи. На основе импульсной техники созданы современные ЭВМ. К импульсным устройствам относят функциональные узлы, предназначенные для формирования импульсных сигналов требуемой формы и выполнения над ними различных операций и преобразований (интегрирования, дифференцирования, задержки по времени, изменения формы, длительности, селекции по амплитуде и т. п.). Импульсными сигналами принято называть электрические колебания, существующие в пределах конечного отрезка времени. Электронные узлы (устройства) функционируют в импульсном режиме, при котором кратковременная работа устройства чередуется с паузой. Большую группу импульсных устройств составляют генераторы прямоугольных сигналов, для обозначения которых согласно ГОСТ 18682273 используют буквы ГГ, например, К218ГГ1 серии 218, генераторы линейно изменяющихся сигналов обозначаются ГЛ, а генераторы смешанной формы — ГФ. Группа импульсных устройств, работающих с одиночными прямоугольными импульсами, выделилась в самостоятельный класс цифровых устройств. Отметим преимущества устройств, работающих в импульсном режиме, по сравнению с устройствами непрерывного действия: в импульсном режиме достигается большая мощность в импульсе при малом значении потребляемой средней мощности устройства; меньшее влияние разброса параметров полупроводниковых элементов и температуры, так как они работают в ключевом режиме (включение — выключение); большая пропускная способность передачи информации и лучшая помехоустойчивость (меньшее искажение информации); удобство разработки сложных устройств на основе нескольких однотипных элементов, получаемых методами интегральной технологии.
|
||
Последнее изменение этой страницы: 2016-12-30; просмотров: 401; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 3.237.51.235 (0.061 с.) |