Дифференциальный усилитель на биполярных транзисторах

Схема дифференциального усилителя представлена на рис. 11.1.

 

Рис. 11.1. Дифференциальный усилитель

 

Основная идея, реализованная в дифференциальном каскаде, состоит в использовании в одном целом двух совершенно одинаковых половин. Это приводит к тому, что выходное напряжение u_{вых.диф} очень слабо зависит от входного синфазного напряжения и практически определяется только u_вх.диф.

Дифференциальное входное напряжение определяется выражением

.

Коэффициент усиления по напряжению для дифференциального сигнала К_диф описывается выражением

.

Как известно, при увеличении начального тока в цепи эмиттера величина r_э уменьшается, а при уменьшении увеличивается. Поэтому при увеличении тока i₀ коэффициент К_диф увеличивается. Это позволяет изменять коэффициент усиления, изменяя начальный режим работы усилителя.

 

Усилитель постоянного тока с модуляцией и демодуляцией

(усилитель типа МДМ)

В усилителях рассматриваемого типа входной постоянный или медленно изменяющийся сигнал преобразуется (модулируется) в переменный повышенный частоты. Полученный сигнал усиливается с помощью усилителя переменного напряжения, а затем вновь преобразуется (демодулируется) в постоянный или медленно изменяющийся. Частота переменного напряжения часто составляет десятки килогерц.

Структурная схема усилителя типа МДМ приведена на рис. 11.2.

 

Рис. 11.2. Структура усилителя Рис. 11.3. Временные диаграммы

с МДМ напряжений в усилителе

Модулятор преобразует постоянный или медленно изменяющийся входной сигнал в переменное напряжение с частотой f_оп, определяемой генератором опорного напряжения, и амплитудой, пропорциональной входному сигналу. Переменное напряжение u_м с выхода модулятора поступает на вход низкочастотного усилителя переменного тока. Демодулятор – фазочувствительный выпрямитель – преобразует переменное напряжение в постоянное, причем величина постоянного напряжения пропорциональна амплитуде переменного напряжения, а следовательно, пропорциональна входному сигналу.

Временные диаграммы указанных на схеме напряжений, поясняющих работу усилителя, приведены на рис. 11.3.

Вследствие того, что в усилителях типа МДМ разорваны гальванические связи между каскадами, удается достичь высокого качества усиления, так как дрейф нуля в данной схеме отсутствует. Такие усилители могут использоваться в высокоточных (прецизионных) устройствах.

Еще одним достоинством усилителей типа МДМ является возможность изолировать с помощью трансформатора входную и выходную части. Изолирующие усилители широко используются, например, в медицинской электронике.

 

УСЛИТЕЛИ МОЩНОСТИ

(мощные выходные усилители)

Усилителем мощности называют усилитель, предназначенный для обеспечения заданной мощности нагрузки Р_н при заданном сопротивлении нагрузки R_н. Усилитель мощности является примером устройства силовой электроники. Основная цель таких устройств состоит в том, чтобы отдать нагрузке заданную мощность.

Уровень нелинейных искажений и КПД усилителя мощности существенно зависят от начального режима работы, причем нелинейные искажения обусловливаются нелинейностью не только входных, но и выходных характеристик транзисторов, так как они работают в режиме большого сигнала. Минимально возможный уровень нелинейных искажений можно обеспечить в режиме класса А, а максимально возможный КПД – в режиме классов В или АВ.

Усилители мощности бывают однотактные и двухтактные, причем первые работают в режиме класса А, а вторые – в режиме классов В или АВ. Однотактные усилители мощности применяются при относительно малых выходных мощностях (единицы ватт).

В соответствии с требованием обеспечить заданную мощность нагрузки P_н при разработке усилителя мощности должен быть решен вопрос о соответствующем выборе напряжения усилителя Е. Предположим, что усилитель с указанным напряжением питания может создать на нагрузке синусоидальный сигнал с максимально возможной амплитудой напряжения

.

Тогда максимально возможная нагрузки Р_н.макс определится выражением

,

откуда

.

Для согласования усилителя и нагрузки часто используют трансформатор (рис. 11.4). Через W1 и W2 обозначено соответственно количество витков первичной и вторичной обмоток трансформатора, а через u_вых и R_вых – соответственно выходное напряжение и выходное сопротивление усилителя.

 

Рис. 11.4. Трансформатор согласования усилителя и нагрузки

При определении мощности нагрузки эту схему можно заменить эквивалентной схемой, приведенной на рис. 11.5. В ней через R'_н обозначено приведенное сопротивление нагрузки

,

где n – коэффициент трансформации ( ).

Рис. 11.5. Эквивалентная схема согласования усилителя с нагрузкой

 

Изменяя коэффициент трансформации, можно добиться необходимого согласования усилителя и нагрузки, причем известно, что максимальная мощность в нагрузку отдается при R_вых=R'_н. Отсюда определим оптимальное значение коэффициента трансформации:

.

 

⇐ Предыдущая45678910111213Следующая ⇒

Поделиться:

Популярное:

1. XII. Дифференциальный диагноз
2. Вычитающий усилитель (усилитель с дифференциальным входом)
3. Дифференциальный диагноз косой и прямой паховых грыж
4. Дифференциальный режим работы СНС
5. Дифференциальный усилитель (ДУ)
6. Исследование биполярных транзисторов
7. Линия нагрузки усилительного каскада по постоянному току.
8. Однотактный трансформаторный усилитель мощности (УМ)
9. Психические расстройства при внутричерепных опухолях.Ранние признаки,методы диагностики.Дифференциальный диагноз с атрофическими заболеваниями и др.объемными процессами головного мозга.
10. Статические вольт-амперные характеристики биполярных транзисторов.
11. Тема 1.2 Усилительные устройства