Файл: конспект лекций схемотехника.pdf

напругою, що стабілізує режим спокою підсилювача і зменшує його вихідний опір.

6.4Методи розрахунку нелінійних спотворень

Нелінійність вхідних і вихідних характеристик транзистора зумовлює зміну форми вихідного сигналу щодо форми вхідного сигналу, тобто до виникнення нелінійних спотворень.

Для розрахунку нелінійних спотворень використовують два методи:

у режимах, близьких до лінійного (режим класу А), застосовують метод п'яти ординат;

у нелінійному режимі (режим класу В і АВ) застосовують метод кутів відсічень.

Розглянемо метод п’яти ординат. Залежність струму колектора від вхідної напруги визначається наскрізною характеристикою. У наскрізній динамічній характеристиці зміни вихідного струму ( IК ) визначаються по відношенню

до ЕРС джерела сигналів ( Евх ), що має відмінний від нуля

внутрішнього опір. Через нелінійні спотворення, у разі синусоїдальної вхідної напруги, на виході підсилювача одержимо несинусоїдальний струм колектора, який можна подати рядом Фур'є:

IK I0 Im1 sin t Im2 sin 2 t Im3 sin 3 t ...,

де I0 – амплітуда постійної складової;

Im1, Im2 , Im3,... – амплітудні значення гармонік.

Для того щоб розрахувати нелінійні спотворення з похибкою 5 – 10 %, досить визначити чотири гармоніки і постійну складову I0 . Для знаходження п’яти невідомих

величин I0 , Im1, Im2 , Im3, Im4 , треба одержати систему із

п’яти рівнянь. Для цього на наскрізній характеристиці (рисунок 6.14), задаючись п’ятьма значеннями t , дістанемо значення п’яти відомих ординат:

146

148

7 Підсилювачі постійного струму

Основні визначення

Підсилювачами постійного струму (ППС) називають підсилювачі, що працюють у діапазоні частот від fн 0 до

деякої частоти fв . Іншими словами, вони можуть

підсилювати постійні і повільно змінні напруги. АЧХ таких підсилювачів наведена на рисунку 7.1.

K K0

0,707 K0

Рисунок 7.1 – Амплітудно-частотна характеристика ППС

ППС широко застосовуються в системах автоматичного регулювання, управління, вимірювальних приладах для підсилення сигналів датчиків і перетворювачів неелектричних величин. На основі ППС виконуються схеми інтегральних операційних підсилювачів, які застосовуються в різних електронних пристроях.

За принципом дії ППС поділяють на:

•ППС прямого підсилення;

•ППС із попереднім перетворенням постійного струму в змінний.

7.1Підсилювачі постійного струму прямого

підсилення

Під час проектування ППС із безпосередніми зв'язками потрібно вирішити три питання, беручи за основу

149

каскади відомих RС-підсилювачів:

як узгодити джерело вхідного сигналу з входом підсилювача, щоб не змінити його режим за постійним струмом;

як узгодити навантаження з виходом підсилювача;як безпосередньо зв'язати каскади один з одним.

Для узгодження джерела вхідного сигналу Eг із входом підсилювача можна застосувати ЕРС компенсації EK 0 (рисунок 7.2).

Рисунок 7.2 – Схема ППС із ЕРС компенсації для узгодження з джерелом вхідного сигналу

Забезпечивши U10 EK 0 . При цьому напруга між вхідними затискачами дорівнює нулю, що забезпечує можливість під’єднання джерела Eг до входу підсилювача.

До недоліків схеми належить:

•батарея не може довго забезпечувати U10 const , що призводить до зміщення нуля ППС;

•якщо напруга живлення EK 0 const , нестабільність

живлення схеми призводить до зміни напруги і до зміщення

150

нуля підсилювача;

• батарея має великі габаритні розміри, масу і є неконструктивною для друкованих плат; має відносно велику ємність щодо спільної шини, що погіршує частотні характеристики і завадозахищеність схеми внаслідок чутливості до зовнішніх наведень та завад.

На рисунку 7.3 наведено схему з подільником напруги компенсації. Подільник підбирають так, щоб U10 U20 ,

тобто щоб компенсувалася напруга на вході підсилювача. Основним недоліком схеми є те, що джерело вхідного сигналу не під’єднане до спільної шини, що істотно погіршує завадозахищеність схеми.

Рисунок 7.3 – Схема ППС із подільником компенсування

Схему з двома джерелами живлення, що дає можливість забезпечити режим роботи каскаду за постійним струмом так, щоб потенціал бази (точка 1) дорівнював потенціалу спільної шини, тобто U10 0 , наведено на

рисунку 7.4. Це дає можливість безпосередньо підключати джерело вхідного сигналу до входу підсилювача.

Варіант схеми, зображений на рисунку 7.4,