- •Им. Адмирала ф.Ф. Ушакова в.В.Пятницкий. В.М.Комиссаров схемотехника усилительных устройств
- •Часть 1
- •Сборник опорных конспектов лекций по разделу №1 дисциплины «основы схемотехники»
- •Лекция №1 общие сведения об усилителях электрических сигналов
- •Предмет, цели и задачи дисциплины «Основы схемотехники». Ее роль и место в системе подготовки офицера-специалиста вмф
- •Раздел 1. Схемотехника усилительных устройств.
- •Раздел 2. Схемотехника устройств, используемых в средствах связи.
- •Вопрос №2 Типы усилителей электрических сигналов и их классификация
- •Вопрос №3 Блок-схемы усилителей
- •Заключение
- •Лекция № 2 основные характеристики и параметры усилителей электрических сигналов
- •Основные характеристики усилителей электрических сигналов
- •Вопрос №2 Искажения сигналов в усилителях электрических сигналов
- •Заключение
- •Лекция №3 Резистивно-емкостной усилитель
- •Вопрос №1
- •Принцип построения усилителя. Состав и назначение элементов схемы
- •Вопрос №2 Температурная стабилизация исходного режима работы усилителя
- •Коллекторная стабилизация
- •Вопрос №1 Эквивалентная схема резистивно-емкостного усилителя (реу)
- •В схеме 4.2 обозначено:
- •На нижних частотах на нижних и средних частотах
- •Вопрос №2 Характеристики и параметры реу в режиме усиления малого сигнала. Линейный режим усиления
- •Заключение
- •Лекция №5 обратная связь в усилителях
- •Вопрос №1 Виды обратной связи в усилителях
- •Uвх uвых Вход Выход
- •Вопрос №2 Влияние отрицательной обратной связи на свойства усилителей
- •Входное сопротивление
- •Частотные и фазовые искажения сигнала
- •Заключение
- •Лекция №6 резонансные усилители
- •Вопрос №1 Принципиальная схема резонансного усилителя (ру). Состав и назначение элементов схемы
- •Тогда избирательность δ будет . (6.11)
- •Это объясняется тем, что в формуле (6.8) пропадает последний множитель , так как при выводе этих формул следует брать не отношение напряжений, а отношение токов.
- •Вопрос №2 Линейный и нелинейный режим работы ру
- •Режим класса а
- •Заключение
- •Лекция №7 эквивалентная схема резонансного усилителя
- •Вопрос №1
- •Вопрос №2 Характеристики и параметры ру
- •Заключение
- •Лекция №8 усилители постоянного тока и дифференциальный усилительный каскад
- •Вопрос №1 Общие сведения об упт. Однотактные (прямого усиления) упт
- •Вопрос №2 Балансный (дифференциальный) усилительный каскад
- •Вопрос №3 Дифференциальный усилительный каскад (дук) с генератором стабильного тока (гст)
- •Вопрос №1 Синфазные и дифференциальные сигналы, проходящие через дук
- •При прохождении дифференциального сигнала (дс) токи каждого из транзисторов получат одинаковые по абсолютной величине, но разные по знаку, приращения
- •Вопрос №2 Основные характеристики дук
- •Вопрос №3 Функциональные возможности дук
- •Дук на транзисторах с супербетой
- •Заключение
- •Лекция №10 аналоговые преобразователи электрических сигналов на базе операционных усилителей с линейными элементами в цепях ос
- •Вопрос №1 Общие сведения об оу
- •Вопрос №2 Основные способы включения оу в схемы с оос. Масштабные усилители на оу
- •Вопрос №3 Интегрирующие и дифференцирующие усилители Интегрирующие усилители
- •Лекция №11 операционные усилители с нелинейными элементами в цепях ос
- •Вопрос №1 Логарифмические усилители
- •Вопрос №2 Умножители и делители аналоговых сигналов. Компараторы
- •М етод логарифмирования сигналов
- •Компараторы
- •Заключение
- •Лекция №12 активные резистивно-емкостные фильтры (аrc-фильтры)
- •Вопрос №1 Особенности избирательных усилителей и их характеристики
- •Вопрос №2 Реализация аrс-фильтров на усилителях с пос
- •Вопрос №3 Реализация аrс-фильтров на усилителях с оос
- •Заключение
- •Лекция №13
- •Вопрос №1
- •Вопрос №2 Схемы реализации rc-генераторов
- •Заключение
- •Лекция №14 схемотехника аналого-цифровых устройств
- •Вопрос №1 Аналого-цифровые устройства
- •Квантование сигналов
- •Кодирование дискретной величины
- •Вопрос №2 Цифроаналоговые устройства
- •Заключение
- •Список использованной литературы
- •Список сокращений
На нижних частотах на нижних и средних частотах
Частотные искажения в области нижних частот определяются коэффициентом частотных искажений
, (4.1)
где τ = Ср (Rк + RвхТ) – постоянная времени. (4.2)
Если учитывать и незначительные искажения, создаваемые конденсатором эмиттерной стабилизации, то
, (4.3)
где h21Э – коэффициент усиления по току транзистора, включенного по схеме с общим эмиттером;
RвхТ – входное сопротивление транзистора (VT2) с учётом сопротивления делителя напряжения в цепи базы
; , (4.4)
где h11Э – входное сопротивление транзистора (VT2), включенного по схеме с общим эмиттером.
Для того чтобы в области нижних частот частотные искажения не превышали допустимой (заданной) величины, емкость СР рассчитывается по формуле
. (4.5)
Коэффициент усиления в области нижних частот (КН) определяется выражением
, (4.6)
где ;
g11 – входная проводимость транзистора VT2.
Из формулы (4.6) видно, что с понижением частоты (ω) происходит уменьшение коэффициента усиления из-за наличия в схеме СР. Взяв КН = 0,7∙ КСР, можно определить значение нижней граничной частоты fН
. (4.7)
Из формулы (4.7) видно, что для уменьшения fН необходимо увеличивать постоянную времени
τ = CР ∙ R0 = CР (RК + 1/g11).
Небольшая величина входного сопротивления второго каскада RВХ.Т приводит к тому, что емкость СР должна иметь значительную величину. Однако величина τ=CР∙R0, в то же время, не должна быть слишком большой, так как при случайном нарушении линейности работы каскада (например, из-за воздействия большой импульсной помехи) возможен заряд СР базовым или коллекторным током, что может привести к исчезновению полезного сигнала на выходе схемы.
Фазо-частотная характеристика для области нижних частот определяется формулой
. (4.8)
На нижней граничной частоте fН, когда КН = 0,7 КСР
. (4.9)
Область верхних частот
В области верхних частот в общей эквивалентной схеме (рис.4.2). можно пренебречь конденсатором СР. С повышением частоты сопротивления емкости СР уменьшается. Уменьшается и падение напряжения на сопротивлении этого конденсатора. Поэтому влиянием СР можно пренебречь. А вот влиянием емкостей С1 и С2 в области верхних частот пренебречь нельзя. С повышением частоты сопротивления этих емкостей и уменьшаются. С учетом емкости нагрузки СН они (С1 и С2) образуют общую емкость Собщ = С1 + С2 + СН, шунтирующую коллекторную нагрузку.
Эквивалентная схема РЕУ на верхних частотах представлена на рисунке 4.5.
К
Ri
RВЫХ CОБЩ RВХ
E UВЫХ
КСР
fСР КВ fВ 0 f
Рис.4.5. Эквивалентная схема РЕУ Рис.4.6. Частотная характеристика РЕУ
на верхних частотах для верхних и средних частот
В данной схеме обозначено:
RВЫХ – общее выходное сопротивление первого каскада,
RВХ – общее входное сопротивление второго каскада.
Из схемы видно, что СОБЩ оказалась включенной параллельно сопротивлениям. Так как сопротивление емкости СОБЩ мало, то бόльшая часть тока потечет через СОБЩ, а не через сопротивления. По этой причине выходное напряжение UВЫХ уменьшается, следовательно, уменьшится и коэффициент усиления, то есть происходит «завал» частотной характеристики в области верхних частот (рис.4.6). Таким образом, «завал» частотной характеристики в области верхних частот вызывается влиянием емкости СОБЩ.
Коэффициент частотных искажений, на верхних частотах
, (4.10)
где RОБЩ – общее сопротивление, состоящее из RВЫХ, RВХ и RК.
. (4.11)
Коэффициент усиления на верхних частотах (КВ) определяется выражением
. (4.12)
Из формулы (4.12) видно, что с повышением частоты происходит уменьшение коэффициента усиления из-за влияния емкости СОБЩ.
Взяв КВ=0,7∙КСР, можно определить значение верхней граничной частоты fВ
. (4.13)
Фазо-частотная характеристика для области верхних частот определяется выражением
φ = –arctg (ω ∙CОБЩ ∙RОБЩ) . (4.14)
Тогда на верхней граничной частоте fВ, когда КВ = 0,7∙КСР
φ = – arctg 1 = –π/4.
Область средних частот
В области средних частот сопротивление емкости СР еще достаточно мало, падение напряжения на нем тоже мало, и влиянием СР можно пренебречь. Сопротивление емкости СОБЩ в этой области частот еще достаточно велико и ток, протекающий через СОБЩ, мал. Поэтому влиянием СОБЩ в области средних частот можно пренебречь.
Эквивалентная схема РЕУ на средних частотах представлена на рисунке 4.7. Эта схема содержит только активные сопротивления. Коэффициент усиления не зависит от частоты, поэтому в области средних частот частотная и фазовая характеристики параллельны оси частот. Таким образом, на средних частотах частотные и фазовые искажения отсутствуют.
Ri
E RK UВЫХ
Рис.4.7. Эквивалентная схема РЕУ на средних частотах
Выводы по 1-му вопросу:
1. С помощью эквивалентной схемы можно проанализировать работу РЕУ на нижних, средних и верхних частотах.
2. «Завал» частотных характеристик на нижних частотах происходит за счет влияния разделительных конденсаторов.
3. «Завал» частотных характеристик на верхних частотах происходит за счет влияния паразитных емкостей, а также емкостей, подключенных параллельно нагрузке.