Обзор и анализ устройств аналогичного назначения

УНЧ может строится на операционном усилителе или на транзисторах. Операционные усилитель - это модульный многокаскадный усилитель с дифференциальным входом, по своим характеристикам приближающийся к «идеальному усилителю». С таким идеальным усилителем обычно ассоциируют следующие свойства:

¾ бесконечный коэффициент усиления по напряжению;

¾ бесконечное полное входное сопротивление;

¾ нулевое полное выходное сопротивление;

¾ равенство нулю выходного напряжения при равных напряжениях на входах;

¾ бесконечная ширина полосы пропускания (отсутствие задержки при прохождении сигнала через усилитель);

¾ коэффициент синфазного сигнала равен 0.

На практике не одно из этих свойств не может быть осуществлено полностью, однако к ним можно приблизиться с достаточной для многих задач точностью.

Так как выходное напряжение усилителя не превышает 18 В, то выходной каскад на транзисторах не требуется. Входной каскад усилителя напряжения низкой частоты должен иметь разделительный конденсатор, не пропускающий постоянную составляющую сигнала.

С целью повышения коэффициента усиления УНЧ в широком диапазоне пропускания частот используют операционный усилитель. В нем обеспечивается непосредственная, емкостная или трансформаторная связь между каскадом и нагрузкой.

Примеры схем, построенных на операционном усилителе.

Функциональная схема избирательного усилителя на колебательных контурах показана на рисунке.

Избирательный усилитель на колебательных контурах

Усилитель состоит из трех каскадов на транзисторах VT1-VT3, включенных по схеме с непосредственной связью, причем транзисторы VT1 и VT3 включены по постоянному току последовательно. Дроссель L1 служит для подачи смещения на базу VT1, а его индуктивность выбирается такой, чтобы индуктивное сопротивление на частоте сигнала было в несколько раз большим, чем входное сопротивление транзистора VT2. Второй дроссель L2 служит в качестве коллекторной нагрузки VT1, а его индуктивное сопротивление на частоте сигнала также должно быть намного больше входного сопротивления транзистора VT2. Эмиттер транзистора VT1 заземлен, поэтому он образует первый каскад усиления по схеме с ОЭ. Усиленный первым каскадом сигнал выделяется на параллельно включенных по высокой частоте дросселях L1 и L2 и подается на базу второго каскада усиления на транизторе VT2, также включенного по схеме с ОЭ. Усиленный вторым каскадом сигнал выделяется на нагрузке R и поступает на базу третьего транзистора VT3, который образует третий каскад усилителя. Конденсатор C2 является блокировочным, поэтому эммиттер транзистора VT3 по высокой частоте заземлен, и он оказывается включенным также по схеме с ОЭ. Выходной сигнал усилителя выделяется на контуре Q2, к которому подключается выходная нагрузка.

Таким образом, все три транзистора в рассматриваемом усилителе включены по схеме с ОЭ и образуют высокочастотный усилитель ОЭ-ОЭ-ОЭ, имеющий наибольший коэффициент усиления по сравнению с другими схемами включения транзисторов в трехтранзисторных усилителях.

Усилитель обладает высокой стабильностью параметров в широком диапазоне температур, что объясняется особенностями схемы включения транзисторов по постоянному току.

Особенностью работы каскада на транзисторе VT1 усилителя является равенство нулю напряжения. Это, однако, не отражается на его усилительных свойствах, так как он работает в линейном режиме. Однако при столь низком напряжении линейность передаточной характеристике транзистора VT1 сохраняется только для малых входных сигналов, что в рассматриваемом усилителе не имеет существенного значения из-за его высокого коэффициента усиления.

Из-за особенностей принципиальной схемы усилителя следует, что он обладает повышенной экономичностью потребляемой энергии от источника питания. Это объясняется тем, что в нем нет ни одного резистора или другого элемента, служащего специально для установки режимов работы транзисторов или их стабилизации, которые потребляли бы дополнительную мощность от источника питания. Единственный резистор R играет роль нагрузки транзистора VT2 и задает токи коллекторов всех трех транзисторов усилителя.

Статья в тему

Переход от ТФОП к сети NGN города Новокузнецка
Динамично развивающийся рынок телекоммуникаций формирует новое социальное пространство и новые стандарты жизни. Каждый шаг вперед, каждая ступень вверх требуют все более сложных, высокотехнологичных, инновационных и масштабных решений. В последние годы во взаимоотношениях клиентов ...