4.5.Избирательные усилители

И збирательными, или селективными, называют уси­лители, имеющие узкую полосу пропускания и усили­вающие сигналы только в пределах этой полосы частот. За пределами полосы пропускания усиление намного слабее либо вообще отсутствует.

Рис.4.6. Схема избирательного усилителя с резонансно-трансформаторной связью

Индуктивность Lколебательного контура в цепи коллектора транзистора по схеме ОЭ (значительно реже используются схемы ОБ и ОК) создается первичной обмоткой трансформатора связи с внешней нагрузкой R. Связь с внешней нагрузкой, которой обычно является входное сопротивление последующего каскада усиления, может также осуществляться через разделительный конденсатор С_р2 (показано пунктирной линией). Назначение остальных элементов схемы такое же, как и в однокаскадном усилителе с резистивно-емкостной связью. Номиналы разделительных конденсаторов C_p1 и С_Р2 следует вы­бирать так, чтобы они не оказывали влияния на частотную характеристику резонансного усилителя.

4.6.Импульсные(широкополосные) усилители

Во мно­гих устройствах, связанных с автоматикой, счетно-вычислительной техникой, радиолокацией, радиоизмерениями и другими областями техники, широкое применение нашли импульсные усилители. На вход таких усилителей подаются импульсынапряженияразличнойформы(прямоугольной,треуголь-ной,трапецеидальной). Чаще всего приходится усиливать импульсы прямо-угольной формы.

И мпульсные усилители должны обладать широкой полосой пропускания (от единиц и десятков герц до единиц и десятков мегагерц). Обычный импульсный усилитель строится на основе резистивного усилитель-ного каскада, обла­дающего наиболее равномерной частот- ной характери­стикой в широком диапазоне частот. Транзисторы включают по схеме с общим эмиттером (на биполяр­ных транзисторах) или с общим истоком (на полевых транзисторах). Для расширения по­лосы пропускания усилителя (что делается для уменьшения искажений формы усиливаемых импуль­сов) в схему вводятся специальные цепи частотной коррекции.

Рис.4.7.Схема им­пульсного усилителя с частотной коррекцией в области высоких частот

В данной схеме последовательно с сопротив-лением коллек­торной нагрузки включа­ется корректирующая ка­тушка L_к1.На низких часто­тах спектра индуктивное сопротивление катушки очень мало и не оказывает никакого влияния на работу каскада. В области высоких частот реактивное сопротивление катушки возрастает, что увеличивает сопротивление нагрузки и коэффи­циент усиления каскада по напряжению. Возрастание коэффициента усиления на верхних частотах скомпенсирует спад частотной характеристики, вы­зываемой шунтирующим действием емкости С₀ схе­мы

(С₀ =С_вых+С_вх+ С_мон), гдеС_вых, С_вх — выходная и входная емкости транзисторов; С_мон — монтажная емкость схемы.

4.7.Усилители постоянного тока

Усилителями постоянного тока (УПТ) называют усилители, коэффициент усиления которых не умень­шается при снижении частоты вплоть до нуля. Такие усилители производят усиление не только перемен­ной, но и постоянной составляющей сигнала.

УПТ широко используют в электронных вычисли­тельных устройствах, в системах автоматического регулирования, в радиоизмерительных устройствах (электронные вольтметры, высокочувствительные гальванометры, осциллографы), в стабилизаторах, а также во многих промышленных установках. По принципу действия УПТ подразделяют на два основ­ных типа: прямого усиления и с преобразованием сигнала.

Электрические сигналы, воздействующие на вход УПТ, в основном малы и одного каскада для усиления недостаточно, поэтому применяют многокаскадный усилитель. Т.к.ёмкостная и трансформаторная связи не могут быть использованы, поэтому для соединения каскадов используют только гальваническую(непосредственную) связь. При этом базу транзистора каждого после­дующего каскада непосредственно соединяют с коллектором предыдущего, затем согласуют режимы соседних каскадов по постоян­ному току. Согласование режимов может быть двумя способами.

1 .Доп. источник постоянного напряжения включают в цепь меж­каскадной связи (рис.а). Тогда в этом случае на­пряжение смещения Е₂ есть разность постоянного напряжения Е₁ на выходе предыдущего каскада и напряжения Е дополн. источника:Е₂=Е₁- |Е|. Меняя Е, подбирается нужное для транзистора второго каскада напряжение смещения.

2.Доп. источник постоянного напряжения включают в цепь эмиттера(или в цепь истока) (рис.б).Этот способ лучше, т.к. роль дополнит. источника постоянного напряжения играет, например резистор Rв цепи эмиттера, через который проходит постоянный ток. Постоянный ток I подбирают так, чтобы выполнялось R I = Е. .

Делитель R1,R2 обеспечивает смещение на базу транзистораVT1. При данной полярности источника питания Е_к на коллекторе транзистора

б) устанавливается соответствующий начальному режиму высокий отрицательный потенциал, который прикладывается к базе VT2.Уровень этого потенциала превышает напряжение смещения на базу тран-зистораVT2. Поэтому, если его не скомпенсировать, то токи I_б1 и I_к2возрастут так, что транзисторVT2 окажется в режиме насыщения. Компенсация коллек-торного напряжения U_к1 в приведенной схеме осуществляется напряжением на резисторе R_э2, направленным встречно. Однако такие усилители обладают большой нестабильностью. Даже очень медленные изменения напряжения источ­ников питания, параметров транзисторов, деталей схемы из-за старения, колеба­ний окружающей температуры вызывают медленные изменения токов, которые через цепи гальванической связи передаются на выход усилителя и меняют выходное напряжение. Особенно вредными являются изменения токов в первых каскадах, т.к. они усиливаются после­дующими. В результате выходное напряжение УПТ колеблется около некоторого среднего значения. Это явление - дрейф нуля УПТ, является вредным, т.к. возникающее выходное напряжение невозможно от­личить от полезных сигналов.

Для уменьшения дрейфа нуля стабилизируют источники питания УПТ, вводят отрицательную обратную связь, а также мостовые балансные схемы УПТ (рис. справа).

Данная схема выполнена в виде моста, двумя плечами которого являются внутренние сопротивле­ния транзисторов VT1и VT2(вместе с резисторами R₀и R_э). К одной диагонали моста подключен источник питания Е_к, к другой — внешняя нагрузка R_н с которой снимается выходное напряжение. Входной сигнал постоянного или медленно изменяющегося тока при­кладывается к базам обоих транзисторов. Если плечи моста симметричны(R_кl=R_к2иU_вх= 0), то начальные токи покоя транзи­сторов одинаковы. При этом напряжения на коллек­торахU_к1иU_к2также равны, поэтому разность потенциалов между коллекторами (на нагрузке R_н)равна нулю. Изменение напряжения питания, температуры и т.д. вызывают равные приращения началь­ных токов транзисторов, что обусловливает равные приращения напряжений на коллекторах∆U_к1=∆U_к2. Но баланс моста при этом сохраняется и напряжение на нагрузке (напряжение дрейфа) равно нулю. При наличии входного сигнала приращения коллекторных токов, а значит и напряжения на коллекторах будут равны, но противо­положны по направлению, что приводит к разбалансу моста и появлению на нагрузке разности потенциа­лов, за счет которой в резисторе R_н протекает ток усиленного сигнала. Полной симметрии плеч в реальной схеме достичь невозможно, что обусловли­вает наличие небольшого напряжения дрейфа. Для повышения стабильности УПТ вводят переменный резистор R₀(R₀≈(0,01÷0,05) R_э),с помощью которого поддерживается постоянство потенциалов эмиттеров при изменении токов транзисторов. Вместо отдельных резисторов в цепях эмиттеров транзисторов на практике при­меняют один общий резистор R_э .

Т.к. при воздействии входного сигнала прира­щения эмиттерных токов, протекающих через рези­стор R_э ,равны по величине, но противоположны по направлению, т.е.∆I_э1=∆I_э2, то отрицательная обратная связь по току полезного сигнала поддержи­вается лишь небольшим сопротивлением R₀.

Он обуслов­ливает отрицательную связь лишь по токам по­коя обоих транзисторов, что выгодно с то