Усилители на транзисторах.

Усиление электрических сигналов необходимо при приеме радиосигналов, контроле и автоматизации технологических процессов, при измерении электрических и неэлектрических величин и т.д.

Простейшим усилителем является усилительный каскад (рис. 31), содержащий нелинейный управляемый элемент УЭ, как правило биполярный или полевой транзистор, резистор Rи источник электрической энергии Е.

Усилительный каскад имеет входную цепь, к которой подводится входное напряжение U_вх (усиливаемый сигнал) и выходную цепь, с которой снимается выходное напряжение U_вых (усиленный сигнал).

Усиленный сигнал имеет значительно большую мощность по сравнению с входным сигналом. Увеличение мощности сигнала происходит за счет источника электрической энергии. Процесс усиления осуществляется посредством изменения сопротивления управляемого элемента, а, следовательно, и тока в выходной цепи, под воздействием входного напряжения или тока.

Выходное напряжение снимается с управляемого элемента или резистора R. Таким образом, усиление основано на преобразовании электрической энергии источника постоянной ЭДС Е в энергию выходного сигнала за счет изменения сопротивления управляемого элемента по закону, задаваемому входным сигналом.

Рисунок 31 – Структурная схема усилительного каскада

Основными параметрами усилительного каскада являются:

- коэффициент усиления по напряжению ;

- коэффициент усиления по току ;

- коэффициент усиления по мощности .

Усилительный каскад имеет коэффициент по напряжению К_и, равный нескольким десяткам.

Для получения больших значений К_и, достигающих многих тысяч и более, используют многокаскадные усилители, в которых каждый последующий каскад подсоединен к выходу предыдущего (рис.32), т.е. его общий коэффициент усиления равен произведению коэффициентов усиления отдельных каскадов.

Рисунок 32 – Структурная схема многокаскадного усилителя

Коэффициент усиления многокаскадного усилителя

,

где К₁, К₂, …, К_п – коэффициенты усиления первого, второго и п-го каскада.

Восприятие органов слуха человека подчиняется логарифмическому закону, по этому в практике коэффициент усиления часто выражают в логарифмических единицах – децибелах и неперах.

Применение логарифмических единиц позволяет более просто подсчитать общий коэффициент усиления всего устройства, состоящего из нескольких каскадов,

Пример: Трехкаскадный усилитель имеет коэффициент усиления первого каскада К₁ = 100; второго – К₂ = 4; третьего – К₃ = 25. Определить общий коэффициент усиления в относительных единицах и в децибелах.

;

Проверка:

Лекция №12