Студопедия

КАТЕГОРИИ:

АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция

ТЕМА 3.1: Електронні підсилювачі. Основні характеристики і показники




МЕТА:

- навчальна: ознайомити студентів із загальною структурою електронних підсилювачів та основними їх характеристиками і показниками;

- розвиваюча: розширити світогляд студентів, поглибити вивчене для систематизації та узагальнення фундаментальних знань щодо загальної структури електронних підсилювачів та основних їх характеристик; розвивати вміння самостійно застосовувати знання до вирішення практичних завдань;

- виховна: виховувати увагу, логічне мислення, впевненість у вирішенні практичних завдань:

ОБЛАДНАННЯ: дошка, схеми

 

ПЛАН

1 Мета і зміст предмету. Класифікація.

2 Структура підсилювача.

3 Основні показники.

4 Амплітудна характеристика підсилювача.

5 Амплітудно-частотна і фазова характеристики підсилювача.

ЗМІСТ ЛЕКЦІЇ

МЕТА І ЗМІСТ ПРЕДМЕТУ. КЛАСИФІКАЦІЯ

Схемотехніка належить до спеціальних дисциплін спеціальності.

Мета дисципліни – ознайомлення зі структурою та принципами роботи найбільш поширених цифрових і аналогових схем, умовами експлуатації та режимами роботи схем, аналіз роботи різних класів пристроїв аналогової та цифрової техніки.

 Задача курсу-навчити студентів:

- розуміти принцип дії складових вузлів пристроїв схемотехніки та аналізувати їх роботу;

- обгрунтовувати вибір пристроїв на базі вузлів аналогових та цифрових схем;

- користуванню методикою розрахунку параметрів на базі вузлів аналогових та цифрових схем;

- мінімізувати логічні функції;

- реалізувати комбінаційні логічні схеми у базисах логічних елементів;

- знати ІМС цифрових комбінаційних та послідовнісних пристроїв та вміти їх застосовувати.

За способом формування і передаван­ня сигналів керування електронні системи поділяють на два класи : аналогові (безперервні) й дискретні (переривчасті), які, у свою чергу, поділяють на імпульсні, релейні та цифрові.

Аналогові електронні пристрої і системи призначені для приймання, перетворення та передавання електричного сигналу, який змінюється за законом безперервної (аналогової) функції. Дискретні електронні пристрої призначені для приймання, перетворення та передавання Підсилювачі класифікуються за ознаками:

-  призначенням;

-  характером сигналів підсилення;

-  смугою частот підсилення;

-  типом підсилювального елемента;

-  за конструкцією.

За призначенням розрізняють:

а) підсилювачі напруги - Rдж « Rвх; Rвих « Rн - великі зміни напруги на навантаженні забезпечуються при незначних змінах вхідного та вихідного струмів.(якщо вхідний струм малий, то вхідний опір великий);

б) підсилювачі струму - Rдж » Rвх; Rвих » Rн  і протікання струму необхідної величини у вхідному колі відбувається за малих значень напруги у вхідному та вихідному колах;

в) підсилювачі потужності - Rдж = Rвх; Rвих = Rн,(узгоджений режим) за рахунок чого забезпечується максимальна потужність як у вхідному, так і у вихідному колах.

За призначенням підсилювачі діляться на трансляції, мікрофонні, телевізійні, вимірники, лінійні, диференціальні і т.ін.

За характером сигналів підсилення бувають:

а) підсилювачі гармонійних сигналів. Ці пристрої забезпечують підсилення неперервних гармонійних, синусоїдальних сигналів;

б) підсилювачі імпульсних сигналів. Ці пристрої забезпечують підсилення імпульсних сигналів заданої форми.

За смугою частот підсилення розрізняють:

а) підсилювачі постійного струму , діапазон частот підсилення Δf = 0… fв (fв – верхня гранична частота підсилення);

б) підсилювачі змінного струму, діапазоном частот Δf = fн fв (fн – нижня гранична частота підсилення >0).

Підсилювачі змінного струму, у свою чергу, поділяють на:

1) підсилювачі звукових частот (ПЗЧ) (від 20-200 Гц до 10-20 кГц)-використовуються для підсилення звукових коливань в радіоприймачах та радиопередавачах, в магнітофонах і програвачах, в апаратурі трансляції.

2) підсилювачі високої частоти ПВЧ – (від 20 кГц до 100 МГц) ; вибіркові підсилювачі , для них характерно співвідношення fв / fн =1; застосовуються у високочастотних трактах радіоприймачів і передавачів.

3) широкосмугові (відеопідсилювачі), діапазон частот від 50 Гц до 6 МГц – відеопідсилювачі телевізійних сигналів, підсилювачі імпульсних сигналів, підсилювачі радіолокаційних сигналів, звичайно підсилювачі з fв > 100 кГц називають широкосмуговими.

4) Підсилювачі інфранизьких частот, забезпечують підсилення коливань з частотами долі герца. 

За типом підсилювального елемента розрізняють: лампові, транзисторні, діодні, параметричні, магнітні, квантові.

За конструкцією підсилювачі діляться на дві великі групи:

а) підсилювачі, виконані за допомогою дискретної технології (навісний або печатний монтаж);

б) підсилювачі, виконані за допомогою інтегральної мікросхемотехніки.

 

СТРУКТУРА ПІДСИЛЮВАЧА

Найпростіший вузол, що забезпечує підсилення електричного сигналу, називається підсилювальним каскадом.

При вимірюванні електричних або неелектричних величин, прийомі радіосигналів, контролі та автоматизації технологічних процесів, виникає необхідність у підсиленні електричних сигналів до необхідного рівня.

Підсилювачем називається пристрій, призначений для підсилення потужності вхідного електричного сигналу без істотного спотворення його форми за рахунок значно більшої потужності джерела живлення.

Підсилення відбувається за допомогою активних елементів (транзисторів БТ і ПТ) за рахунок споживання енергії від джерела живлення.

У будь-якому підсилювачі вхідний сигнал управляє передачею енергії джерела живлення в навантаження.

Розглянемо структурну схему підсилення електричних сигналів (рис.41.).

Підсилювач представлений як активний чотириполюсник. Пристрій, що є споживачем і до якого прикладена вихідна напруга Uвих називають навантаженням (RН), а ланка підсилювача, до якої він підключається, - вихідним колом (затискачі 3,4).

Рисунок 41 – Структура підсилювача

 

Потоком енергії від джерела живлення (ДЖ) до навантаження (RН) керує вхідний сигнал, який поданий вхідною напругою Uвх. Ця напруга залежить від величини джерела електрорухомої сили (ЕРС) Е вх. його внутрішнього опору Rвн і вхідного опору підсилювача Rвх. Сигнал, який треба підсилити, називають вхідним, а ланку підсилювача, до якого він підключається , - вхідним колом підсилювача (затискачі 1,2). Часто затискачі 2 і 4 мають однаковий потенціал, і їх називають спільною шиною (масою) підсилювача.

Вхідний сигнал від керуючого джерела енергії едж (джерела вхідного сигналу) подається на вхідні клеми (1) – (2) підсилювача через внутрішній опір джерела Rдж. Потужність джерела вхідного сигналу виділяється на вхідному опорі підсилювача Rвх . Навантаження підмикається до клем (3) – (4). Вхідний малопотужний сигнал керує енергію, що подається в навантаження від джерела живлення значно більшої потужності (підсилювальні властивості вихідного кола представлені за допомогою додаткової електрорушійної сили – евих). Таким чином, завдяки використанню ПЕ і зовнішнього джерела живлення стає можливим підсилення малопотужного вхідного сигналу.

 

ОСНОВНІ ПОКАЗНИКИ

Підсилювальні властивості підсилювача оцінюються такими параметрами:

а) коефіцієнт підсилення -

  - за напругою 

Кu = Uвих /Uвх ;

  - за струмом  

Кі = Івихвх ;

  - за потужністю

КР = Рвихвх .

У загальному випадку величини Кu  та Кі є комплексними (залежні від частоти сигналу, що обумовлене наявністю в ланцюгах підсилювача реактивних елементів).

Величина КР = КU КI – завжди дійсне число.

У багатьох випадках коефіцієнт підсилення представляють у логарифмічних одиницях – децибелах (дБ):

КU (дБ)=20[ lg КU] ; КI (дБ)=20[ lg КI] ; КP (дБ)=10[ lg КP] ;

б) вхідний опір за постійним або змінним (залежно від виду підсилювача) струмом

Rвх= Uвх/Iвх;

в) вихідний опір підсилювача Rвих (опір між вихідними клемами підсилювача за вимкненого опору навантаження);

г) коефіцієнт корисної дії (к.к.д.). Цей показник важливо враховувати для підсилювачів середньої і великої потужності, оскільки він дозволяє оцінити їх економічність.

η = (Рвих0)∙100%,  

де Р0 – путужність, що споживається від джерела живлення;

д) номінальна вхідна напруга (чутливість) – це напруга, яку потрібно підвести до входу підсилювача, щоб одержати на виході задану потужність. Вхідна напруга залежить від типу джерела підсилюваних коливань. Чим менше величина вхідної напруги, що забезпечує необхідну вихідну потужність, тим вища чутливість підсилювача;

е) вихідна потужність (номінальна вихідна потужність) Рвих.ном - максимальна потужність на виході, при якій не перевищується заданий рівень спотворень.

ж) коефіцієнтом корисної дії (ККД) η – відношенням вихідної потужності підсилювача до потужності, спожитої від джерела живлення.

Характер навантаження істотно впливає на частотну характеристику (рис.42). Тому, залежно від призначення підсилювача (широкосмуовий чи резонансний), визначається й тип навантаження.

Рисунок 42 - Вплив типу навантаження регулювального елемента на частотну характеристику підсилювача










Последнее изменение этой страницы: 2018-04-12; просмотров: 428.

stydopedya.ru не претендует на авторское право материалов, которые вылажены, но предоставляет бесплатный доступ к ним. В случае нарушения авторского права или персональных данных напишите сюда...