Многокаскадные усилители с конденсаторной связью.

  При усилении малых входных сигналов одного усилительного каскада может оказаться недостаточно для получения нужного коэффициента усиления. В этом случае задачи решают с помощью многокаскадных усилителей, получаемых путём последовательных соединений отдельных каскадов. При этом выходной сигнал любого предыдущего каскада служит входным сигналом следующего каскада. Коэффициент усиления многокаскадного усилителя равен произведению коэффициентов усиления входящих в него каскадов.

К_u=K_u1·K_u2…K_un

  Связь каскадов осуществляется с помощью конденсатора, трансформатора или непосредственно. Конденсатор в качестве элемента связи используется в усилителях звуковых частот, усилителях высокой частоты и широкополосных усилителях. Для многокаскадных усилителей важными являются амплитудно-частотная, фазо-частотная и амплитудная характеристики.

   Рассмотрим схему трёхкаскадного усилителя с конденсаторной связью (рисунок 2.4).

                                            Рисунок 2.4

  Наличие в схеме усилителя конденсаторов и зависимость параметров транзистора от частоты приводят к тому, что при изменении частоты входного сигнала, напряжение на выходе изменяется как по амплитуде, так и по фазе. В связи с этим коэффициент усиления по напряжению характеризуется комплексной величиной, определяемой модулем коэффициента усиления (к_u) и углом фазового сдвига φ выходного синусоидального напряжения по отношению к входному. Зависимость к_u=f(f) – амплитудно-частотная зависимость, φ = f(f) – фазо- частотная характеристика (рисунок 2.5).

                                               Рисунок 2.5

  Полосой пропускания называется диапазон частот от f нижней до f верхней, в котором коэффициент усиления изменяется в диапазоне, не превышающем .

  В области низких частот уменьшение коэффициента усиления обусловлено наличием в схеме конденсаторов, а в области высоких частот – частотными параметрами транзисторов.

  Амплитудная характеристика отражает зависимость амплитуды выходного напряжения от амплитуды напряжения на входе. Участок 1-3 пропорциональная зависимость. Участок ниже точки 1 не используется, т.к. здесь трудно отличить полезный сигнал от напряжения собственных помех и шумов транзистора. Участок 3-4 – нарушение линейной зависимости из-за перемещения рабочей точки характеризуется в область насыщения или отсечки транзистора оконченного каскада. Для получения наибольшей амплитуды выходного напряжения необходимо, чтобы точка покоя выходного каскада размещалась посередине участка 1-3(точка 2).

Усилители мощности.

Каскады усиления мощности обычно являются выходными (оконечными) каскадами, к которым подключается внешняя нагрузка и предназначены для получения в нагрузке требуемой мощности. Усилители мощности выполняются на биполярных и полевых транзисторах, выключаемых по схемам с общей базой, Общим эмиттером (общим истоком), общим коллектором (общим стоком). По способу подключения нагрузки схемы выполняются как трансформаторными, так и безтрансформаторными.

  В усилителях мощности используются три класса усиления: Класс А; класс В; класс АВ, отличающиеся положением точки покоя на линии нагрузки по постоянному току.

  В режиме класса А точка покоя выбирается таким образом, чтобы рабочая точка не заходила в нелинейную область коллекторных характеристик и в область отсечки коллекторного тока, то есть в области искажения выходного сигнала. Режим класса А используют в однотактных каскадах усиления мощности.

  В режиме класса В режиму покоя соответствует U_бэ=0. При наличии входного сигнала ток коллектора протекает только в течение одного полупериода, а в течение другого – транзистор находится в режиме отсечки. В режиме класса В усилитель мощности выполняют по двухтактной схеме с использованием двух транзисторов, каждый из которых служит для усиления либо положительной, либо отрицательной полуволны входного сигнала.

  Режим класса АВ является промежуточным между режимами классов А и В.

Усилитель мощности класса А с трансформаторным включением нагрузки (рисунок 2.6)

                                                  Рисунок 2.6

    R1, R2 – устанавливают положение точки покоя. К_т=  – коэффициент трансформации. Ср – разделительный конденсатор.

Двухтактный усилитель мощности (рисунок 2.7)

    TV1 – входной трансформатор

TV2 – нагрузочный трансформатор

                                               Рисунок 2.7

  В отсутствии входного сигнала напряжение на базах транзисторов относительно их эмиттеров равно нулю. Транзисторы закрыты, токи в усилителе равны нулю. К коллектору каждого транзистора относительно эмиттера приложено напряжение Ек.

  При подаче положительного входного сигнала через входную цепь первого транзистора начинает протекать базовый ток, и он открывается. При этом второй транзистор VT2 остаётся закрытым. В обмотке  TV2 формируется полуволна напряжения, трансформируемая в нагрузку.

  При поступлении отрицательной полуволны входного напряжения VT1 остаётся закрытым, VT2 открывается и в нагрузке формируется обратная полуволна напряжения.

  Таким образом, процесс усиления входного сигнала осуществляется в два такта работы схемы.