Электронные усилители
Параметры и характеристики усилителей, предназначенных для усиления мощности электрического сигнала. Зависимость модуля от частоты (амплитудно-частотная характеристика). Переходные искажения в области малых времен, вызываемые паразитными емкостями схемы.
| Рубрика | Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника |
| Вид | лекция |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 04.10.2013 |
| Размер файла | 327,8 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
????????? ?? http://www.allbest.ru
Лекция 6
Электронные усилители
Параметры и характеристики усилителей
Усилитель предназначен для усиления мощности электрического сигнала, что достигается за счет энергии источников питания. Активными элементами, с помощью которых осуществляется управление энергией источников питания, чаще всего являются транзисторы.
При анализе электронных цепей в режиме малого сигнала усилитель представляют в виде линейного эквивалентного четырехполюсника (рис. 2.1), у которого и - соответственно входное и выходное сопротивления, а - коэффициент усиления напряжения в режиме холостого хода (p - обобщенный оператор, принимающий частные значения в зависимости от типа преобразования). Если , то усилитель управляется напряжением, при обратном соотношении - током. Усилитель имеет потенциальный или токовый выход в зависимости от соотношения между выходным сопротивлением и сопротивлением нагрузки: или . В общем случае усилитель характеризуется тремя коэффициентами усиления: напряжения , тока и мощности , которые можно выразить через параметры эквивалентной схемы:
.
Поскольку параметры зависят от p, их называют функциями: - входная функция; - выходная функция; - передаточные функции. Если рассматриваются свойства усилителя в частотной области, то - мнимая частота и передаточные функции имеют вид
.
Зависимость модуля от частоты называется амплитудно-частотной характеристикой (АЧХ), а зависимость аргумента - фазочастотной характеристикой (ФЧХ). Общий вид этих характеристик показан на рис. 2.2.
Кривые 1 относятся к усилителю постоянного тока (УПТ), у которого номинальный коэффициент усиления определяется на частоте , а кривые 2 - к усилителю переменного тока (УПрТ), у которого определяется в области средних частот, где фазовый сдвиг . Отклонение от горизонтальной прямой харак-тери-зует частотные искажения, кото-рые оцениваются соответствующим коэффициентом . Частоты, на которых коэффициент частотных искажений равен определенной величине (чаще всего 0,707), называются граничными частотами полосы пропускания: - нижняя граничная частота (у УПТ = 0); - верхняя граничная частота. Фазовые искажения харак-теризуются величиной отклонения реальной ФЧХ от касательной, проведенной к ней в точке, где .
Во временной области свойства усилителя описываются переходной характеристикой, являющейся реакцией усилителя на скачок входного напряжения (или тока): . Общий вид изменения выходного напряжения при скачкообразном изменении входного напряжения от нуля до некоторого постоянного значения показан на рис. 2.3, где, как и на рис. 2.2, кривая 1 относится к УПТ, а кривая 2 - к УПрТ. Временные искажения в области малых времен характеризуются временем нарастания и временем установления , а в области больших времен (в усилителях переменного тока) - временем спада . Время установления отсчитывается до того момента, после которого выходное напряжение не будет выходить за пределы заданного коридора значений (обычно это 5…10 % от установившегося значения ). Аналитическое выражение переходной характери-стики получают путем обратного преобразования Лапласа произведения изображения единичного скачка и передаточной функции:
.
Кроме переходной характеристики к временным относится также импульсная характеристика .
Переходные искажения в области малых времен, как и частотные (фазовые) искажения в области верхних частот, вызываются паразитными емкостями схемы, межэлектродными емкостями полевых транзисторов, барьерной емкостью, а также инерционностью носителей в базе биполярных транзисторов. В усилителях переменного тока в качестве элементов межкаскадной связи используются разделительные конденсаторы, а для устранения местных отрицательных обратных связей по переменному току - блокирующие конденсаторы. Эти конденсаторы и являются причиной переходных искажений в области больших времен и частотных (фазовых) искажений в области нижних частот.
усилитель частота искажение
Частные, фазовые и переходные искажения являются линейными, поскольку они вызваны наличием в схеме линейных реактивных элементов или их аналогов и не приводят к изменению формы гармонического сигнала. Нелинейные искажения в усилителе возникают при большом выходном сигнале из-за нелинейных свойств транзисторов и проявляются в нарушении пропорциональной зависимости между амплитудами выходного и входного сигналов ( и на рис. 2.4), а также в искажении формы гармонического сигнала, что приводит к появлению на выходе усилителя высших гармоник (2-й, 3-й и т.д.). Мерой нелинейных искажений гармонического сигнала служит коэффициент гармоник
,
где - коэффициент к-й гармоники; - амплитуда первой (основной) гармоники; - амплитуды высших гармоник. При вычислении часто ограничиваются учетом только нескольких первых гармоник, поскольку амплитуды высших гармоник, как правило, резко убывают с ростом их номеров.
Строго говоря, амплитудная характеристика (рис. 2.4) начинается не из точки “0”, что связано с выходным напряжением дрейфа в усилителях постоянного тока и электрическими флуктуациями, т.е. с шумами. Шумовые свойства усилителя оцениваются коэффициентом шума
,
который показывает во сколько раз отношение мощностей сигнала () и шума () на выходе усилителя хуже (меньше) этого же отношения на его входе. Таким образом, для каждого усилителя существует вполне определенный диапазон амплитуд усиливаемых сигналов (от до ), так называемый динамический диапазон
,
который, с одной стороны, ограничивается допустимым отношением сигнал/шум (и дрейфом нуля в УПТ), а с другой стороны - допустимым значением коэффициента гармоник. Параметр измеряется в децибелах.
????????? ?? Allbest.ru
...Подобные документы
Разработка структурной схемы свип-генератора. Схема генератора качающейся частоты. Основные характеристики и параметры усилителей. Нелинейные искажения усилителя. Входное и выходное напряжения. Расчёт коэффициента усиления по мощности усилителя.
курсовая работа [456,4 K], добавлен 28.12.2014Частотные и временные характеристики усилителей непрерывных и импульсных сигналов. Линейные и нелинейные искажения в усилителях. Исследование основных параметров избирательных и многокаскадных усилителей. Усилительные каскады на биполярных транзисторах.
контрольная работа [492,6 K], добавлен 13.02.2015Электронный усилитель - устройство, позволяющее преобразовывать входные электрические сигналы в сигналы большей мощности на выходе без существенного искажения формы. Классификация и общая схема. Технические характеристики усилителей, частотная и фазовая.
лекция [371,6 K], добавлен 15.03.2009Требования к сопротивлению усилителя. Определение режима транзистора. Цепи питания и термостабилизация. Параметры эквивалентной схемы. Промежуточный каскад усиления. Параметры усилителя в области малых времен. Расчет запаса устойчивости усилителя.
курсовая работа [1,4 M], добавлен 09.03.2015Общие свойства оптоволоконных сетей, их назначение и применение. Расчет параметров оптических усилителей, предназначенных для усиления сигнала в составе волоконно-оптических линий связи, их характеристики и методы их оптимального функционирования.
дипломная работа [2,7 M], добавлен 19.11.2013Характеристики суммарного процесса на входе и на выходе амплитудного детектора. Амплитудно-частотная характеристика усилителя промежуточной частоты. Спектральная плотность сигнала. Корреляционная функция сигнала. Время корреляции огибающей шума.
курсовая работа [314,9 K], добавлен 09.12.2015Использование для усиления узкополосных сигналов так называемых резонансных усилителей (ламповых и транзисторных). Разработка принципиальной электрической схемы усилителя сигнала с амплитудной модуляцией. Расчет характеристики, графика выходного сигнала.
курсовая работа [168,9 K], добавлен 17.12.2009Основные параметры усилителей низкой частоты. Усилитель электрических сигналов - устройство, обеспечивающее увеличение амплитуды тока и напряжения. Дифференциальный коэффициент усиления. Особенности схемотехники интегральных усилителей низкой частоты.
лекция [621,3 K], добавлен 29.11.2010Виды и примеры применения составных транзисторов. Усилительные каскады с динамическими нагрузками. Свойства каскадного соединения. Амплитудно-частотные и переходные характеристики многокаскадных усилителей. Выбор числа каскадов импульсных усилителей.
лекция [71,8 K], добавлен 23.12.2010Эрбиевые усилители оптического сигнала. Параметры волоконных усилителей. Выходная мощность сигнала и энергетическая эффективность накачки. Ширина и равномерность полосы усиления. Полупроводниковый лазер накачки "ЛАТУС-К". Конструкция лазера накачки.
дипломная работа [3,4 M], добавлен 24.12.2015Назначение элементов схемы усилительного каскада, ее параметры и тип транзистора. Составление эквивалентной схемы в области средних частот и определение коэффициента усиления. Зависимость реактивных сопротивлений конденсаторов и частотные искажения.
контрольная работа [574,7 K], добавлен 06.11.2009Виды транзисторных усилителей, основные задачи проектирования транзисторных усилителей, применяемые при анализе схем обозначения и соглашения. Статические характеристики, дифференциальные параметры транзисторов и усилителей, обратные связи в усилителях.
реферат [185,2 K], добавлен 01.04.2010Операционные усилители: понятие и параметры. Влияние обратной связи на параметры и характеристики усилителей. Расчет усилительного каскада на биполярном транзисторе. Моделирование схем с помощью программы Elektronik Workbench. Выбор транзистора.
курсовая работа [1,6 M], добавлен 20.01.2014Коэффициент усиления усилителя и диапазон частот входного сигнала. Нелинейные искажения для транзисторных каскадов. Выбор оконечных транзисторов, расчет Sт. Расчет элементов предусилителя. Проектирование блока питания. Выбор выпрямителя и схемы фильтра.
курсовая работа [1,0 M], добавлен 17.11.2013Исследование предназначения каскада предварительного усиления. Определение коэффициентов усиления многокаскадного усилителя. Расчёт мощности на резисторах и емкостей конденсаторов. Амплитудно-частотные и фазочастотные характеристики элементов усилителя.
контрольная работа [224,1 K], добавлен 31.03.2015Определение корреляционной функции входного сигнала, расчет его амплитудного и фазового спектра. Характеристики цепи: амплитудно-частотная, фазо-частотная, переходная, импульсная. Вычисление спектральной плотности и построение графика выходного сигнала.
курсовая работа [986,4 K], добавлен 18.12.2013Определение спектральным и временным методами отклика пассивной линейной цепи, к входу которой приложен входной сигнал. Амплитудно-частотная и фазо-частотная характеристики цепи. Расчет спектра отклика, временных характеристик. Параметры обобщенной схемы.
курсовая работа [272,1 K], добавлен 25.03.2010Исследование схемы с управляющим входным аттенюатором. Анализ шумовых характеристик приборов. Построение усилителей мощности на основе интегральной микросхемы. Пример расчета транзисторного полосового усилителя мощности диапазона сверхвысокой частоты.
дипломная работа [3,2 M], добавлен 03.06.2012RC-усилители в области средних частот, назначение компонентов их схемы. Сравнительный анализ функций схем, их вторичные параметры. RC-усилители в области больших времён и нижних частот. Порядок и этапы определения параметров частотных характеристик.
реферат [1,1 M], добавлен 22.02.2011Выбор структурной схемы многокаскадного усилителя низкой частоты. Расчет показателей выходного, предокочечного и входного каскадов электронного устройства. Оценка параметров частотного искажения, фазовых сдвигов и усиления по напряжению, мощности и току.
курсовая работа [220,0 K], добавлен 03.12.2010
