Файл: Методические указания по изучению дисциплины и выполнению контрольных работ Для студентов зф всех специализаций и направлений подготовки.docx

2. Полевой транзистор с изолированным затвором и индуцированным каналом может работать только в режиме обогащения.

3. Полевой транзистор можно использовать как ключ, управляемый напряжением на затворе.

---

2.2.3 Усилители электрических сигналов.

Усилителем называется устройство, предназначенное для усиления входных электрических сигналов по напряжению, току или мощности за счет преобразования энергии источника питания в энергию выходного сигнала. Усилитель включает в себя нелинейный элемент, управляемый входным электрическим сигналом U_вх, источник питания U_п и нагрузочное устройство с сопротивлением Z_n ( Рис.14).

Входной сигнал U_вх управляет параметрами нелинейного элемента. В качестве нелинейного элемента используются электровакуумные приборы, транзисторы и другие элементы.


Рис. 14 Структурная схема усилительного устройства

Усилитель может иметь один или два входа и один или два выхода. Один из входов обычно является прямым, а второй - инверсным.

Классификация усилителей производится по многим признакам:

– по виду усиливаемого сигнала они делятся на усилители гармонических и импульсных сигналов;

– по типу усиливаемого сигнала усилители подразделяют на усилители напряжения, тока и мощности;

– по диапазону усиливаемых частот различают усилители постоянного тока и усилители переменного тока.

Основной классификацией усилителей является классификация по диапазону усиливаемых частот.

1. Усилители низкой частоты (УНЧ) - диапазон усиливаемых частот от 10Гц до 100кГц.

2. Усилители высокой частоты (УВЧ) - диапазон усиливаемых частот от 100кГц до 100МГц.

3. Усилители постоянного тока (УПТ). Они могут усиливать постоянный ток. Диапазон усиливаемых частот от 0Гц до 100кГц.

4. Импульсные усилители (ИУ) - широкополосные импульсные и видеоусилители. Частотный диапазон усиливаемых частот от 1кГц до 100кГц.

5. Избирательные, или резонансные усилители - это усилители, работающие в узком диапазоне частот.

Последние обеспечивают усиление в узком диапазоне частот.

– по виду нагрузки различают усилители с активной, с активно-индуктивной и емкостной нагрузкой. Усилители могут быть однокаскадными и многокаскадными.

---

В зависимости от режима работы можно выделить два класса усилителей: усилители с линейным режимом работы и усилители с нелинейным режимом работы.

Основные характеристики усилителей.

Основными характеристиками любого усилителя являются:

амплитудная характеристика, которая представляет собой зависимость: U_вых=f (U_вх). Для линейных усилителей это прямая, проходящая через начало координат (Рис. 15а);

амплитудно-частотная характеристика (АЧХ): U_вых =f(f) отражает зависимость амплитуды выходного сигнала от частоты. Реально в усилителях из-за наличия паразитных емкостей и индуктивностей различные частоты усиливаются неодинаково (Рис. 15б);

фазово-частотная характеристика φ_вых = λ(f) отражает зависимость угла сдвига фазы выходного сигнала по отношению к фазе входного сигнала (Рис. 15в);

переходная характеристика - отражает реакцию усилителя на единичный скачок входного напряжения. Переходная характеристика определяется по ее изображению на экране осциллографа при подаче на вход усилителя входного сигнала прямоугольной формы. Процесс изменения выходного сигнала может быть колебательным (кривая 1) либо апериодичным (кривая 2) (см.рис.15г).


Рис.15 Характеристики усилителя: (а) - амплитудная, (б) – амплитудно–частотная, (в) – фазо–частотная и (г) - переходная.

Основные параметры усилителей.

К основным параметрам, которые характеризуют усилитель, относятся коэффициент усиления, точность воспроизведения сигнала, коэффициент полезного действия.

Коэффициент усиления показывает во сколько раз приращение выходной величины больше соответствующего изменения на входе.

Коэффициент усиления по напряжению

(27)

Коэффициент усиления по току

(28)

Коэффициент усиления по мощности

---

(29)

Для многокаскадного усилителя общий коэффициент усиления равен произведению коэффициентов усиления каждого каскада

K_ = K₁K₂  … K_n, (30)

где n – число каскадов.

Полоса пропускания усилителя2Δf - характеризует частотные свойства усилителя. (Измеряется на уровне 0,707 от Kmax 2Δf =fв-fн).

Входное и выходное сопротивление необходимо учитывать при согласовании с источником входного сигнала и с нагрузкой.

Выходная мощность усилителя - это мощность, которая выделяется на нагрузке.

Искажения сигналов в усилителе - это отклонение формы выходного сигнала от формы входного сигнала. Различают два вида искажений: статические (нелинейные) и динамические (линейные). Нелинейные искажения возникают в умножителе за счет работы его на нелинейном участке ВАХ. Количественно нелинейные искажения оцениваются коэффициентом нелинейных искажений. Линейные искажения определяются амплитудно-частотной характеристикой усилителя и количественно оцениваются коэффициентами частотных искажений на низких и высоких частотах.

Для получения высоких коэффициентов усиления в состав усилителя входит обычно несколько каскадов. Первым каскадом как правило является предварительный усилитель, затем идут промежуточный усилитель и усилитель мощности. Предварительный усилитель обеспечивает связь источника сигнала с усилителем. Он должен иметь большое входное сопротивление для того, чтобы не ослаблять входной сигнал. Промежуточный усилитель обеспечивает основное усиление, а усилитель мощности обеспечивает заданную выходную мощность.

При построении усилительных устройств наибольшее распространение получили каскады на биполярных и полевых транзисторах, включенных с ОЭ или с ОК.

ЭУ применяются в целом ряде устройств и систем авиационного оборудования ЛА, например, в регуляторах напряжения самолетных генераторов, электромагнитных и статических преобразователей напряжения и рода тока; в системах защиты от перенапряжения и стабилизации частоты самолетных генераторов переменного тока; в гироскопических авиагоризонтах (гировертикалях), гирокомпасах и автоматических секстантах; в автопилотах, системах автоматического управления (САУ) полетом, авиационных комплексах и т.д.

---

---