Устройства, предназначенные для усиления электрических колебаний различной частоты и видов с сохранением их формы, называют усилителями.

Усилители классифицируют по различным признакам: назначению - телефонные (симплексные и дуплексные, микрофонные, телевизионные, радиолокационные, измерительные, трансляционные, усилители импульсных сигналов, сигналов автоматики и телемеханики и т. д.); характеру усиливаемых сигналов - усилители гармонических и усилители импульсных сигналов; ширине полосы-усилители постоянного тока; высокой, промежуточной и низкой частот; широкополосные и избирательные (селективные); в зависимости от используемых усилительных элементов - транзисторные, ламповые, магнитные и т. д.

К эксплуатационным показателям относятся: коэффициенты усиления, чувствительность, мощность на входе и коэффициент полезного действия. Коэффициент усиления определяется отношением установившегося значения напряжения, тока или мощности на выходе усилителя к его одноименному значению на входе:

Ун ” бвыхВХ; Кт = /вых//вх; Ум “ Рвых/РВХ-

Качественными показателями работы усилителя являются: диапазон усиливаемых частот, вносимые усилителем искажения, уровень помех и т. д.

Большинство современных усилителей многокаскадные (рис. 1.35). Входное устройство ВхУ служит для согласования сопротивлений источника сигнала ИС и каскадов предварительного усиления УсП и уровней сигнала, симметрирования цепей, разделения постоянной составляющей источника сигнала и входной цепи усилительного элемента (рис. 1.36). Каскады УсП (см. рис. 1.35) усиливают напряжение, ток или мощность до необходимого значения для нормальной работы выходного каскада усилителя УсВых. сигнал с выхода которого через выходное устройство ВыхУ поступает в нагрузку Н. Выходные каскады усилителей бывают с непосредственным подключением нагрузки, резисторные, трансформаторные и дроссельные. Их подразделяют на одно- и двухтактные. Каскады предварительного усиления могут быть резисторными или трансформаторными.

В усилителях различают положительную и отрицательную обратные связи. При положительной обратной связи (ПОС) сигнал с выхода поступает на вход в фазе с колебаниями входного сигнала. ПОС используют в автогенераторах. При отрицательной обратной связи (ООС) колебания с выхода на вход поступают в противофазе с входным сигналом. ООС способствует улучшению качественных показателей усилителя.

Различают несколько режимов работы усилительных элементов: режимы классов А, В, С, и О.

При работе усилительного элемента в режиме класса А ток в выходной цепи существует в течение всего периода сигнала (рис. 1.37, а), в режиме класса В - в течение примерно половины периода сигнала (рис. 1.37, б), а в режиме класса С - в течение времени, меньшем половины периода выходного сигнала. В режиме класса О, или ключевом режиме, усилительный элемент находится в двух состояниях: закрытом или открытом.

Широкое распространение получили усилители на полевых (униполярных) транзисторах, в которых проводимость между двумя электродами (истоком и и стоком с) изменяется управляющим электрическим полем. Это поле создается напряжением, приложенным между управляющим электродом (затвором з) и истоком и (рис. 1.38). Полевые транзисторы подразделяются на два класса: транзисторы с затвором в виде р-п-перехода (ПТ) и транзисторы со структурой металл-диэлектрик-полупроводник 1МДП-транзисто-ры), иногда их называют МОП-транзисторы (металл-окисел-полу-проводник). По аналогии с биполярными транзисторами полевые транзисторы в усилительных каскадах включают тремя способами: с общим истоком ОИ (рис. 1.38, а) аналогично схеме на биполярных транзисторах с общим эмиттером, с общим стоком ОС (рис. 1.38, б) и эмиттерный повторитель, с общим затвором 03 (рис. 1.38, в), как с общей базой.

Устройства, создающие периодические электрические колебания без внешнего воздействия, называют генераторами с самовозбуждением, или автогенераторами. Они преобразуют энергию источника питания в энергию незатухающих колебаний.

Электронный автогенератор (рис. 1.39) содержит: колебательную систему 1КСК (в которой возбуждаются незатухающие колебания), элемент обратной связи Ьс (с помощью которого возбуждающее переменное напряжение с выходной цепи автогенератора подается во входную), источника электроэнергии Е и транзистора Т (который преобразует энергию источника постоянного тока в электрические колебания).

При включении источников питания в коллекторной цепи транзистора Т появляется ток. который заряжает конденсатор Ск. После заряда конденсатор начинает разряжаться на катушку Ьк. В контуре возникают свободные затухающие колебания. В катушке обратной связи наводится э.д.с. В результате этого между эмиттером и ба-

зой будет переменное напряжение (напряжение обратной связи), вызывающее при определенных условиях пульсацию коллекторного тока с частотой колебаний в контуре. Этот ток восполняет потери энергии в контуре, создавая на нем усиленное транзистором переменное напряжение. При этом увеличивается напряжение на катушке связи ?с, что вызывает дальнейший рост амплитуды переменной составляющей коллекторного тока и т. д. В схеме устанавливается режим равновесия, в котором потери энергии в контуре компенсируются за счет энергии, поступающей из коллекторной цепи.

Для получения в контуре незатухающих колебаний необходимо, чтобы напряжение на базе изменялось в противофазе с напряжением на коллекторе. В этом случае колебания из коллекторной цепи будут поступать в контур в фазе и усиливать их (баланс фаз). Кроме того, должен быть выполнен баланс амплитуд правильным выбором значения коэффициента обратной связи р. Этот коэффициент показывает, какая часть переменного напряжения контура Vк подается на базу в установившемся режиме автогенератора:

3 ~ ?Л)// (/кО)/.к) = М//-к.

где /к - амплитуда тока в контуре,

и - частота генерируемых колебаний,

М - коэффициент взаимоиндукции между катушками и Ьк

За счет этого напряжения поддерживаются незатухающие колебания в контуре.

Колебательные контуры и фильтры | Автоматика, телемеханика и связь на железнодорожном транспорте | Модуляторы, демодуляторы и преобразователи частоты

Рекомендуемый контент: