Väljundi etapid põhinevad "kahel"
Signaaliallikana kasutame vahelduvvoolugeneraatorit häälestatava väljundtakistusega (100 oomi kuni 10,1 kOhmi) sammuga 2 kOhm (joonis 3). Seega, kui testite VC-d generaatori maksimaalse väljundtakistusega (10,1 kOhm), viime testitud VC töörežiimi teatud määral lähemale avatud tagasisideahelaga vooluringile ja teises (100 oomi) - suletud tagasisideahelaga ahelasse.
Komposiitbipolaarsete transistoride (BT) peamised tüübid on näidatud joonisel fig. 4. Kõige sagedamini kasutatakse VC-s komposiit Darlingtoni transistorit (joonis 4a), mis põhineb kahel sama juhtivusega transistoril (Darlingtoni “double”), harvemini - komposiit Szyklai transistori (joonis 4b), mis koosneb kahest erinevast transistorist. juhtivus praeguse negatiivse OS-iga ja veelgi harvemini - komposiit-Bryston transistor (Bryston, joon. 4 c).
"Teemant" transistor, Sziklai liittransistoride tüüp, on näidatud joonisel fig. 4 g Erinevalt Szyklai transistorist on selles transistoris tänu “voolupeeglile” mõlema transistori VT 2 ja VT 3 kollektorivool peaaegu sama. Mõnikord kasutatakse Shiklai transistori ülekandeteguriga, mis on suurem kui 1 (joonis 4 d). Sel juhul K P =1+ R 2/ R 1. Sarnaseid lülitusi saab kasutada väljatransistoride (FET) abil.
1.1. Väljundastmed põhinevad "kahel". "Deuka" on push-pull väljundaste, mille transistorid on ühendatud Darlingtoni, Szyklai ahela või nende kombinatsiooni järgi (kvaasikomplementaarne aste, Bryston jne). Tüüpiline Darlingtoni kahel põhinev push-pull väljundaste on näidatud joonisel fig. 5. Kui sisendtransistoride VT 1, VT 2 emittertakistid R3, R4 (joonis 10) on ühendatud vastassuunaliste toitesiinidega, siis töötavad need transistorid ilma voolukatkestuseta, st klassi A režiimis.
Vaatame, millise sidumise annavad väljundtransistorid kahele "Darlingt she" (joonis 13).
Joonisel fig. Joonisel 15 on kujutatud VK-ahel, mida kasutatakse ühes professionaalses ja onaalvõimendis.
 |
Siklai skeem on VK-s vähem populaarne (joonis 18). Transistori UMZCH-de vooluahela väljatöötamise algfaasis olid populaarsed kvaasi-komplementaarsed väljundastmed, kui õlavars viidi läbi Darlingtoni vooluringi ja alumine Sziklai ahela järgi. Algses versioonis on VC-hoobade sisendtakistus asümmeetriline, mis toob kaasa täiendavaid moonutusi. Sellise Baxandalli dioodiga VC modifitseeritud versioon, mis kasutab VT 3 transistori baas-emitteri ristmikku, on näidatud joonisel fig. 20.
Lisaks vaadeldavatele "kahetele" on Bryston VC modifikatsioon, milles sisendtransistorid juhivad emitteri vooluga ühe juhtivusega transistore ja kollektori vool erineva juhtivusega transistore (joonis 22). Sarnast kaskaadi saab rakendada väljatransistoritel, näiteks Lateral MOSFET (joonis 24).
Hübriidväljundaste vastavalt Sziklai vooluringile, mille väljundid on väljatransistorid, on näidatud joonisel fig. 28. Vaatleme väljatransistore kasutava paralleelvõimendi vooluringi (joonis 30).
Tõhusa viisina “kahe” sisendtakistuse suurendamiseks ja stabiliseerimiseks soovitatakse selle sisendis kasutada puhvrit, näiteks emitteri ahelas voolugeneraatoriga emitteri järgijat (joonis 32).
 |
Vaadeldavatest "kahetest" oli faasihälbe ja ribalaiuse osas halvim Szyklai VK. Vaatame, mida saab puhvri kasutamine sellise kaskaadi jaoks teha. Kui kasutada paralleelselt ühendatud erineva juhtivusega transistoritel ühe puhvri asemel kahte (joonis 35), siis on oodata parameetrite edasist paranemist ja sisendtakistuse suurenemist. Kõigist vaadeldavatest kaheastmelistest vooluringidest osutus mittelineaarsete moonutuste osas parimaks väljatransistoridega Szyklai ahel. Vaatame, mida teeb paralleelpuhvri paigaldamine selle sisendisse (joonis 37).
Uuritud väljundastmete parameetrid on kokku võetud tabelis. 1 .
 |
Tabeli analüüs võimaldab teha järgmised järeldused:
- mis tahes VC BT-st kui UN-koormusest "kahedest" sobib halvasti töötamiseks kõrgtäpsusega UMZCH-s;
- väljundis alalisvooluga VC omadused sõltuvad vähe signaaliallika takistusest;
- puhveraste BT mis tahes "kahe" sisendis suurendab sisendtakistust, vähendab väljundi induktiivkomponenti, laiendab ribalaiust ja muudab parameetrid sõltumatuks signaaliallika väljundtakistusest;
- Alalisvoolu väljundiga ja sisendis paralleelpuhvriga VK Siklai (joonis 37) on kõrgeimate omadustega (minimaalne moonutus, maksimaalne ribalaius, nullfaasihälve helivahemikus).
Väljundastmed, mis põhinevad "kolmikutel"
Kvaliteetsetes UMZCH-des kasutatakse sagedamini kolmeastmelisi struktuure: Darlingtoni kolmikud, Darlingtoni väljundtransistoridega Shiklai, Brystoni väljundtransistoridega Shiklai ja muud kombinatsioonid. Üks populaarsemaid väljundastmeid on praegu kolmest transistorist koosneval Darlingtoni komposiittransistoril põhinev VC (joonis 39). Joonisel fig. Joonisel 41 on kujutatud kaskaadhargnemisega VC: sisendi repiiterid töötavad samaaegselt kahel astmel, mis omakorda töötavad ka kahel astmel ning kolmas aste on ühendatud ühise väljundiga. Selle tulemusena töötavad sellise VC väljundis nelitransistorid.
 |
VC-ahel, milles väljundtransistoridena kasutatakse Darlingtoni komposiittransistore, on näidatud joonisel fig. 43. Joonisel 43 kujutatud VC parameetreid saab oluliselt parandada, kui lisada selle sisendisse paralleelne puhvri kaskaad, mis on end hästi tõestanud kahega (joonis 44).
VK Siklai variant vastavalt joonisel fig. 4 g, kasutades komposiit-Bryston transistore, on näidatud joonisel fig. 46. Joonisel fig. Joonisel 48 on kujutatud Sziklai transistoridel (joonis 4e) umbes 5 ülekandeteguriga VC varianti, milles sisendtransistorid töötavad klassis A (termostaadi ahelaid pole näidatud).
Joonisel fig. Joonisel 51 on näidatud VC vastavalt eelmise ahela struktuurile ainult ühikulise ülekandeteguriga. Ülevaade on puudulik, kui me ei peatu Hawksfordi mittelineaarsuse korrektsiooniga väljundastme vooluringil, nagu on näidatud joonisel fig. 53. Transistorid VT 5 ja VT 6 on Darlingtoni komposiittransistorid.
Asendame väljundtransistorid Lateral tüüpi väljatransistoridega (joon. 57
 |
Väljundtransistoride küllastusvastased ahelad aitavad suurendada võimendi töökindlust, kõrvaldades läbivoolud, mis on eriti ohtlikud kõrgsageduslike signaalide lõikamisel. Selliste lahenduste variandid on näidatud joonisel fig. 58. Ülemiste dioodide kaudu juhitakse küllastuspingele lähenedes transistori kollektorisse liigne baasvool. Jõutransistoride küllastuspinge jääb tavaliselt vahemikku 0,5...1,5 V, mis ligikaudu ühtib pingelangusega baas-emitteri ristmikul. Esimese variandi puhul (joon. 58 a) ei jõua emitteri-kollektori pinge baasahelas oleva lisadioodi tõttu küllastuspingeni umbes 0,6 V võrra (pingelang dioodil). Teises vooluringis (joonis 58b) on vaja valida takistid R 1 ja R 2. Ahelate alumised dioodid on mõeldud transistorite kiireks väljalülitamiseks impulsssignaalide ajal. Sarnaseid lahendusi kasutatakse ka toitelülitites.
Tihti on UMZCH-d kvaliteedi parandamiseks varustatud eraldi toiteallikaga, mida suurendatakse sisendastme ja pingevõimendi jaoks 10...15 V võrra ning vähendatakse väljundastme jaoks. Väljundtransistoride rikke vältimiseks ja eelväljundtransistoride ülekoormuse vähendamiseks on sel juhul vaja kasutada kaitsedioode. Mõelgem sellele võimalusele, kasutades joonisel fig. 39. Kui sisendpinge tõuseb üle väljundtransistoride toitepinge, avanevad lisadioodid VD 1, VD 2 (joonis 59) ja transistoride VT 1, VT 2 üleliigne baasvool suunatakse transistoride toitesiinidele. lõplikud transistorid. Sel juhul ei tohi sisendpinge tõusta üle VC väljundastme toitetaseme ja transistoride VT 1, VT 2 kollektorivool väheneb.
Nihkeahelad
Varem kasutati lihtsuse huvides UMZCH eelpingeskeemi asemel eraldi pingeallikat. Paljud vaadeldavad vooluringid, eriti väljundastmed, mille sisendis on paralleelne järgija, ei vaja eelpingeskeemi, mis on nende täiendav eelis. Nüüd vaatame tüüpilisi nihkeskeeme, mis on näidatud joonisel fig. 60, 61.
Stabiilse voolu generaatorid. Kaasaegsetes UMZCH-des kasutatakse laialdaselt mitmeid standardseid vooluringe: diferentsiaalkaskaad (DC), voolureflektor ("voolupeegel"), taseme nihkeahel, kaskood (jada- ja paralleeltoiteallikaga, viimast nimetatakse ka "katkine kaskood"), stabiilne generaatorivool (GST) jne. Nende õige kasutamine võib oluliselt parandada UMZCH tehnilisi omadusi. Hindame peamiste GTS-ahelate parameetreid (joonis 62 - 6 6) modelleerimise abil. Eeldame, et GTS on ÜRO koormus ja on ühendatud paralleelselt VC-ga. Uurime selle omadusi VC uurimisega sarnase tehnikaga.
Praegused helkurid
Vaadeldavad GTS-ahelad on ühetsüklilise ÜRO dünaamilise koormuse variant. Ühe diferentsiaalkaskaadiga (DC) UMZCH-s kasutavad nad dünaamilise vastukoormuse korraldamiseks ÜRO-s "voolupeegli" või, nagu seda nimetatakse ka "voolureflektoriks" (OT), struktuuri. Selline UMZCH struktuur oli iseloomulik Holtoni, Hafleri jt võimenditele Voolureflektorite põhiahelad on näidatud joonisel fig. 67. Need võivad olla kas ühtse ülekandeteguriga (täpsemalt 1-le lähedal) või suurema või väiksema ühikuga (skaala voolureflektorid). Pingevõimendis on OT-vool vahemikus 3...20 mA: Seetõttu testime kõiki OT-sid näiteks voolutugevusel umbes 10 mA vastavalt joonisel fig. 68.
Testi tulemused on toodud tabelis. 3.
Näitena tõelisest võimendist on ajakirjas Radiomir avaldatud S. BOCK võimsusvõimendi skeem, 201 1, nr 1, lk. 5-7; nr 2, lk. 5 - 7 Radiotechnika nr 11, 12/06
Autori eesmärk oli ehitada võimsusvõimendi, mis sobib nii pidulike sündmuste ajal "kosmosesse" kõlama kui ka diskoteekidele. Muidugi tahtsin, et see mahuks suhteliselt väikesesse ümbrisesse ja oleks hõlpsasti transporditav. Teine selle nõue on komponentide lihtne kättesaadavus. Hi-Fi kvaliteedi saavutamiseks valisin komplementaarse sümmeetrilise väljundahela. Võimendi maksimaalseks väljundvõimsuseks määrati 300 W (4-oomise koormusega). Selle võimsusega on väljundpinge ligikaudu 35 V. Seetõttu vajab UMZCH bipolaarset toitepinget vahemikus 2x60 V. Võimendi ahel on näidatud joonisel fig. 1 . UMZCH-l on asümmeetriline sisend. Sisendastme moodustavad kaks diferentsiaalvõimendit.
A. PETROV, Radiomir, 201 1, nr 4–12
Täieliku madalsagedusliku ULF-võimendi plokkskeem on näidatud joonisel 14.
Joonis 14 ULF-i plokkskeem.
Sisestusaste eelvõimendusastmete rühmast eraldatud, kuna sellele kehtivad signaaliallikaga kooskõlastamise lisanõuded.
Signaaliallika manööverdamise vähendamiseks R i madala sisendtakistusega võimendi R IN~ peab olema täidetud järgmine tingimus: R IN~ >> R i
Kõige sagedamini on sisendastmeks emitteri järgija, milles R IN~ jõuab 50 kOhm või rohkem või kasutatakse väljatransistore, millel on väga kõrge sisendtakistus.
Lisaks peab sisendastmel olema maksimaalne signaali-müra suhe, kuna see määrab kogu võimendi müraomadused.
Kohandused võimaldab kiiresti seadistada väljundvõimsuse taset (helitugevus, tasakaal) ja muuta sageduskarakteristiku kuju (tämbrit).
Viimased etapid tagavad koormuses vajaliku väljundvõimsuse minimaalse mittelineaarse signaali moonutusega ja suure kasuteguriga. Lõplike kaskaadide nõuded määratakse nende omaduste järgi.
1. Võimsusvõimendi töötamine kõlarisüsteemide madala impedantsi koormuse jaoks nõuab viimase etapi optimaalset sobitamist kõlarite kogu helitakistusega: ROUT~ ≈ R H .
2. Viimased etapid tarbivad suurema osa toiteallika energiast ja nende jaoks on efektiivsus üks peamisi parameetreid.
3. Lõppfaaside poolt tekitatud mittelineaarsete moonutuste osakaal on 70...90%. Seda võetakse nende töörežiimide valimisel arvesse.
Terminalieelsed kaskaadid. Võimendi suure väljundvõimsuse korral on eel-finaaletappide eesmärk ja nõuded sarnased viimaste etappidega.
Peale selle, kui kahetaktiline viimased etapid on valmistatud transistoridest sama struktuure, siis terminalieelsed kaskaadid peaksid olema faas tagurpidi .
Nõuded, et eelvõimendi etapid tulenevad nende eesmärgist – võimendada sisendis signaaliallika poolt tekitatavat pinget ja voolu võimsusvõimenduse astmete ergastamiseks vajaliku väärtuseni.
Seetõttu on mitmeastmelise eelvõimendi kõige olulisemad näitajad: pinge ja voolu võimendus, sagedusreaktsioon (AFC) ja sagedusmoonutus.
Eelvõimendi astmete põhiomadused:
1. Signaali amplituud esialgsetes etappides on tavaliselt väike, seega on enamikul juhtudel mittelineaarsed moonutused väikesed ja neid võib ignoreerida.
2. Eelvõimendi astmete ehitamine ühe otsaga ahelate abil nõuab mitteökonoomse režiimi A kasutamist, mis transistoride puhkevoolude madalate väärtuste tõttu praktiliselt ei mõjuta võimendi üldist efektiivsust. .
3. Enimkasutatav lülitus eelastmetes on transistori ühendamine ühise emitteriga, mis võimaldab saada suurimat võimendust ja on piisavalt suure sisendtakistusega, et astmeid saaks ühendada ilma trafode sobitamiseta ilma võimendust kaotamata. .
4. Režiimi esialgsetes etappides stabiliseerimise võimalikest meetoditest on emitteri stabiliseerimine muutunud kõige levinumaks kui kõige tõhusamaks ja lihtsaimaks vooluringis.
5. Võimendi müraomaduste parandamiseks valitakse esimese astme transistor madala müratasemega suure staatilise voolu võimendusega h 21e >100 ja selle alalisvoolu režiim peaks olema madalvooluline I ok = 0,2...0,5 mA, ja transistor ise Sisendtakistuse suurendamiseks lülitatakse ULF sisse ühise kollektoriga (CC) ahela järgi.
Esialgsete võimendusastmete omaduste uurimiseks a samaväärne nende vahelduvvoolu elektriahel. Selleks asendatakse transistor samaväärse vooluahelaga (ekvivalentne generaator E VÄLJA, sisemine takistus R OUT,läbilaskevõime S K) ja sellega on ühendatud kõik välise vooluahela elemendid, mis mõjutavad võimendust ja sagedusreaktsiooni (sagedusmoonutusi).
Eelvõimendusetappide omadused määratakse nende ehituse skeemi järgi: koos mahtuvuslik või galvaanilineühendused bipolaarsetel või väljatransistoridel, diferentsiaal, kaskood ja muud spetsiaalsed vooluringid.
Paljude inseneriprobleemide lahendamisel on vaja elektrisignaale võimendada. Võimendid täidavad seda eesmärki, st. seadmed, mis on ette nähtud pinge, voolu ja võimsuse võimendamiseks. Võimendid kasutavad tavaliselt bipolaarseid ja väljatransistore ning integraallülitusi.
Lihtsaim võimendi on võimendusaste.
Kõige lihtsama võimendiastme koostis:
UE – mittelineaarselt juhitav element (bipolaarne või väljatransistor);
R – takisti;
E – elektrienergia allikas.
Võimendi põhineb konstantse emf-i allikast pärit elektrienergia muundamisel. E väljundsignaali energiasse RE takistuse muutuste tõttu vastavalt sisendsignaaliga määratud seadusele.
Võimendi astme peamised parameetrid:
Mitmeastmeliste võimendite jaoks
Sõltuvalt sisendsignaalide võimendatud sageduste vahemikust jagatakse võimendid järgmisteks osadeks:
UPT (alalisvooluvõimendid) - aeglaselt muutuvate signaalide võimendamiseks;
ULF (madalsagedusvõimendid) - signaalide võimendamiseks helisagedusalas (20-20000 Hz);
UHF (kõrgsagedusvõimendid) - signaalide võimendamiseks sagedusvahemikus kümnetest kilohertsidest kuni kümnete ja sadade megahertsini;
Impulss/lairiba - impulsssignaalide võimendamiseks sagedusspektriga kümnetest hertsidest kuni sadade megahertsini;
Kitsasriba/selektiivne – signaalide võimendamiseks kitsas sagedusvahemikus.
Võimendielemendi sisselülitamise meetodi järgi jagunevad need järgmisteks osadeks:
Bipolaarse transistori kasutamisel võimenduselemendina:
Ühise alusega
Ühine emitter
Ühise kogujaga
Väljatransistori kasutamisel:
Ühise allikaga
Ühise äravooluga
Ühise alusega
Võimendi aste ühise emitteriga.
OE-võimendiaste on üks levinumaid võimendiastmeid, milles emitter on sisend- ja väljundahelate ühine elektrood.
OE-ga võimendiastme skeem bipolaarse transistori struktuuri jaoks p-p-p.
Võimendi astme kollektori ahela jaoks saab Kirchhoffi teise seaduse kohaselt kirjutada järgmise elektrilise oleku võrrandi:
Kollektori takisti Rk voolu-pinge karakteristikud on lineaarsed ja transistori voolu-pinge karakteristikud on mittelineaarsed ja esindavad OE-ga ahelasse ühendatud emitteri väljundi (kollektori) karakteristikute perekonda.
Mittelineaarse ahela arvutamine, s.o. määratlus I To ,
,
Ja
U To erinevate baasvoolude jaoks
I b ja takisti takistus
R To, saab teha graafiliselt. Selleks tuleb transistori väljundkarakteristikute perekonnal tõmmata punktist sirgjoon E To takisti Rk voolu-pinge karakteristiku abstsissteljel, rahuldades võrrandit 
.
Koormussirge ristumispunktid väljundkarakteristikute joontega annavad võrrandi graafilise lahenduse antud jaoks R b ja mitmesugused I b .
Nendest punktidest saate määrata voolu kollektori ahelas, pinge U ke Ja .
Takisti takistus R To valitud sisendsignaali võimendamise nõuete alusel. Sel juhul tuleb arvestada, et koormussirge liigub vasakule ja allapoole lubatud väärtusi U To max , I To max , P To max ja andis üsna pika lineaarse lõigu mööduvast reaktsioonist.
Võimendi astme ekvivalentne ahel koos OE ja selle parameetritega.
Loendades saame need võrrandid vormile kirjutada
Lahendades need võrrandid koos, saame
Miinusmärk tähendab, et väljundpinge on sisendiga faasist väljas. Saame ühise emitteriga koormamata võimendusastme pingevõimenduse valemi:
Sest . Sellepärast
OE-ga võimendi astme sisendtakistus madalatel sagedustel:
OE-ga võimendi astme väljundtakistus määratakse avaldise järgi
Võimendi astme temperatuuri stabiliseerimine OE-ga
KOOS 
Transistoride oluline puudus on nende sõltuvus temperatuurist. Temperatuuri tõustes suureneb pooljuhi vähemuslaengukandjate arvu suurenemise tõttu transistori kollektori vool. See viib transistori väljundomaduste muutumiseni. Kui kollektori vool suureneb võrra ΔI k, väheneb kollektori pinge võrra .
See põhjustab transistori tööpunkti nihke, mis võib viia selle transistori karakteristikute lineaarsest osast kaugemale ja võimendi normaalne töö on häiritud.
Temperatuuri mõju vähendamiseks ühise alaldiga võimendi astme tööle on selle emitteri ahelasse lisatud takisti R uh, šunteeritud kondensaatoriga KOOSuh. Algpinge loomiseks on baasahelasse lisatud pingejagur.
Temperatuuri tõusust tingitud emitteri voolu suurenemine põhjustab takistuse pingelanguse suurenemist R uh, mis põhjustab pinge langust ja see põhjustab baasvoolu vähenemist. Emitteri ja kollektori vool säilitavad tööpunkti positsiooni karakteristiku lineaarsel osal.
Väljundahelas kollektori voolu muutmise mõju transistori sisendpingele nimetatakse negatiivseks alalisvoolu tagasisideks. Kondensaatori puudumisel muutub võimendi astme töö mitte ainult alalisvoolus, vaid ka vahelduvkomponendis.
Võimendi aste OK-ga
TO 
Transistori kollektor on toiteallika kaudu ühendatud otse võimendi ühispunktiga, kuna Pingelangus allika sisetakistusel on tühine. Võime arvestada, et sisendpinge rakendatakse transistori alusele kollektori suhtes läbi kondensaatori KOOS1
, ja väljundpinge on võrdne pingelanguga R uh, mis eemaldatakse emitterist kollektori suhtes. Takisti
määrab transistori baasahela esialgse eelpingevoolu, mis määrab tööpunkti asukoha puhkerežiimis. juuresolekul Usisend ahelasse ilmub vahelduv komponent, mis tekitab pingelanguse R uh ( )
Võimendi astme pingevõimendus OC-ga on väiksem kui ühik, seega on õigem nimetada seda pinge ülekandeteguriks.
Alates sisendväärtusest K uühtsuse lähedal, on emitteri järgija sisendtakistus palju suurem kui sisendtakistus h 11 transistor ja ulatub mitmesaja kilooomini.
Emitteri järgija väljundtakistus on kümnete oomide suurusjärgus. Seega on emitteri järgijal väga kõrge sisendtakistus ja väike väljundtakistus, seetõttu võib selle vooluvõimendus olla väga suur.
Väljatransistori võimendi aste
U 
väljatransistoridel põhinevad võimsusastmed on suure sisendtakistusega.
Selles kaskaadis on äravooluahelasse kaasatud takisti R c, mille abil võimendus toimub. Lähteahelas on takisti R Ja , vajaliku pingelanguse loomine tühikäigurežiimis U 30 , mis on paisu ja allika vaheline eelpinge.
Värava takisti R 3 Puhkerežiimis tagab see paisupotentsiaalide ja võimendi astme ühispunkti võrdsuse. Seetõttu on paisu potentsiaal takisti pingelanguse võrra väiksem kui lähtepotentsiaal R ja voolu konstantsest komponendist I u0 Seega on paisupotentsiaal lähtepotentsiaali suhtes negatiivne.
Sisendpinge rakendatakse takistile R 3 eralduskondensaatori kaudu KOOS. Vahelduva sisendpinge rakendamisel ilmuvad väljatransistori kanalisse lähtevoolu vahelduvad komponendid i ja ja tühjendusvool i koos ja i Ja i Koos. Takisti pingelanguse tõttu R ja vahelduvvoolukomponendist i Ja , paisu ja allika vahelise pinge vahelduv komponent, mida võimendab väljatransistori, võib olla sisendpingest oluliselt väiksem:
See nähtus, mida nimetatakse negatiivseks tagasisideks, põhjustab võimendi astme võimenduse vähenemise. Selle kõrvaldamiseks on takistiga R paralleelselt ühendatud kondensaator C ja, mille takistus võimendatud pinge madalaimal sagedusel peaks olema mitu korda väiksem kui takisti takistus R n . Selle tingimuse korral pingelangus allika voolust i ja kogu ahelas R ja -C ja, mida nimetatakse automaatseks eelpingestuseks, on väga väike, nii et voolu vahelduva komponendi põhjal võib allika lugeda ühendatuks võimendi astme ühispunktiga.
Väljundpinge eemaldatakse ühenduskondensaatori kaudu KOOS Koos äravoolu ja kaskaadi ühispunkti vahel, st see võrdub äravoolu ja allika vahelise pinge vahelduva komponendiga.
Tagasiside võimendites
KOHTA 
Vastastikune sidumine võimendites on võimendi väljundsignaali osa (või kogu) ülekandmine selle sisendisse.
Võimendites luuakse tagasiside tavaliselt meelega. Kuid mõnikord tekivad need spontaanselt. Spontaanseid tagasisideid nimetatakse parasiitne.
Kui tagasiside olemasolul lisatakse tagasisidepingele sisendpinge uin u os , mille tulemuseks on võimendi suurenenud pinge u 1, siis sellist tagasisidet nimetatakse positiivne.
Kui pärast tagasiside sisseviimist võimendi sisendis pinge u 1 ja väljundis u väljas väheneb, mis on tingitud tagasisidepinge lahutamisest sisendpingest u in, siis sellist tagasisidet nimetatakse. negatiivne.
Kõik tagasisided on jagatud tagasisideks pinge järgi Ja voolu järgi. Pinge tagasisides u oc = βu out, kus β on tagasiside kvadrupooli ülekandetegur. Voolu tagasisides uoc = Roc i out, kus Roc on väljundahela ja tagasisideahela vastastikune takistus. Lisaks jaguneb kogu tagasiside järjestikusteks, milles tagasisideahelad on ühendatud järjestikku võimendi sisendahelatega, ja paralleelseks, kui tagasisideahelad on ühendatud paralleelselt võimendi sisendahelatega.
Negatiivse tagasiside mõju kasumile.
Tagasisideta võimendi jaoks
Järeldus: negatiivse tagasiside sisseviimine vähendab võimendi võimendust 1+βK korda.
Positiivse tagasiside kasutuselevõtt suurendab võimendi võimendust. Positiivset tagasisidet elektroonilistes võimendites aga praktiliselt ei kasutata, kuna sel juhul, nagu allpool näidatud, halveneb võimenduse stabiilsus märkimisväärselt.
Vaatamata võimenduse vähenemisele kasutatakse võimendites väga sageli negatiivset tagasisidet. Negatiivse tagasiside kasutuselevõtu tulemusena paranevad oluliselt võimendi omadused:
a) transistori parameetrite muutumisel suureneb võimendi võimenduse stabiilsus;
b) väheneb mittelineaarsete moonutuste tase;
c) võimendi sisendtakistus suureneb ja väljundtakistus väheneb jne.
Tagasisidevõimendi võimenduse stabiilsuse hindamiseks tuleks määrata selle suhteline muutus:
Järeldus: igasugust võimenduse muutust nõrgendab negatiivne tagasiside teguriga 1+βK.
Kui βK väärtus on palju suurem kui ühtsus, mis kujutab endast sügavat negatiivset tagasisidet, siis
Positiivse tagasiside korral halveneb võimenduse stabiilsus:
Jadapinge tagasiside kasutuselevõtt suurendab sisendtakistust.
Paralleelse tagasisidega võimendi ahel:
Sügava negatiivse tagasisidega
3) magnetühendus, mis tekib siis, kui võimendi sisend- ja väljundtrafod on lähestikku.
DC võimendid
Seadmeid, mis on ette nähtud väga madala sagedusega signaali võimendamiseks (Hz murdosa suurusjärgus), millel on amplituud-sagedusreaktsioon kuni madalaimate sagedusteni, nimetatakse alalisvooluvõimenditeks (DCA).
Nõuded UPT omadustele:
sisendsignaali puudumisel ei tohi olla väljundsignaali;
kui sisendsignaali märk muutub, peab muutuma ka väljundsignaali märk;
Koormusseadme pinge peab olema võrdeline sisendpingega.
Nendele nõuetele vastavad kõige paremini diferentsiaal- tasakaalustatud kaskaadidel ehitatud UPT-d. Samuti pakuvad need tõhusat võitlust UPT nn nulltriivi vastu. Ehitatud nelja käega silla põhimõttel.
U 
Silla tasakaalu reguleerimine:
Kui Ek muutub, siis tasakaal ei häiri ja koormustakistis Rn on vool null. Teisest küljest, takistite R 1, R 2 või R 3, R 4 takistuse proportsionaalse muutusega ei häirita ka silla tasakaalu. Kui asendame takistid R 2, R 3 transistoridega, saame diferentsiaalahela, mida kasutatakse UPT-des väga sageli.
IN 
diferentsiaalvõimendis valitakse takistite R 2, R 3 takistused transistoride kollektoriahelates võrdseks, mõlema transistori režiimid on seatud samadele. Sellistes võimendites valitakse rangelt identsete omadustega transistoride paarid.
Elektrirežiimide stabiilsust mõjutab oluliselt takisti R1 takistus, mis stabiliseerib transistoride voolu. Suure takistusega Rl takisti kasutamiseks suurendatakse toiteallika Ek pinget väärtuseni E 2 E 1 ja integraallülitustes kasutatakse takisti R 1 asemel sageli alalisvoolu stabilisaatorit, mida teostatakse 2-4 transistoril.
Muutuv takisti R p on mõeldud kaskaadi tasakaalustamiseks (nulli seadmiseks). See on vajalik, kuna pole võimalik valida kahte absoluutselt identset transistorit ja takistit võrdse takistusega R 2, R 3. Kui potentsiomeetri R p liuguri asend muutub, muutuvad transistoride kollektoriahelatesse kuuluvate takistite takistused ja sellest tulenevalt ka kollektorite potentsiaalid. Potentsiomeetri liugurit R n liigutades saavutame sisendsignaali puudumisel koormustakistis R n nullvoolu.
Muutmisel e. d.s. kollektori toiteallikas E 1 või bias E 2, muutuvad mõlema transistori voolud ja nende kollektorite potentsiaalid. Kui transistorid on identsed ja takistite R 2, R 3 takistused on täpselt võrdsed, siis takisti R H vool e muutumise tõttu. d.s. El, E 2 ei eksisteeri. Kui transistorid pole täpselt identsed, ilmub koormustakistisse vool, kuid see on oluliselt väiksem kui tavalises tasakaalustamata UPT-s.
Samuti ei põhjusta välistemperatuuri muutustest tingitud muutused transistori omadustes koormustakistis praktiliselt mingit voolu.
Samal ajal, kui transistori T 1 alusele sisestatakse sisendpinge, muutuvad selle kollektori vool ja pinge selle kollektoris, mis põhjustab pinge tekkimist koormustakistile R n.
Transistoride ja takistite hoolika valikuga saab toiteallikate pingete stabiliseerimisel triivi vähendada 1-20 µV/°C-ni või temperatuurivahemikus -50 kuni +50°C töötades on see 0,1 -2 mV, st Võrreldes tasakaalustamata UPT-ga, saab seda vähendada 20-100 korda.
Samade vooluahelate abil saate teha võimendeid väljatransistoride abil. Sarnaseid tasakaalustatud ahelaid saab ehitada emitteri ja allika järgijate põhjal.
Operatsioonivõimendid
Operatsioonivõimendi on suure võimendusega alalisvoolu diferentsiaalvõimendi, mis on ette nähtud erinevate toimingute tegemiseks analoogsuurustega, kui see töötab negatiivse tagasisidega ahelates.
Op-amp on ideaalilähedaste omadustega universaalne plokk, mille baasil saab ehitada palju erinevaid elektroonikakomponente.
Integraallülituse K140UD8 skeem ja sümboolne graafiline tähis:
Esimene aste väljatransistoridel VT 1 VT 11 ja VT 2, VT 9, p-tüüpi kanaliga, on sümmeetriline diferentsiaalaste koormustransistoridega VT 3, VT 10. Transistorid VT 4, VT 5 moodustavad voolu stabilisaatori esimese etapi allikaahelas.
Teine aste - asümmeetriline diferentsiaalaste kahel emitteri järgijal - tehakse transistoridel VT 7, VT 12. Ühendus esimese ja teise kaskaadi vahel on otsene.
N 
Komposiittransistoris VT 15 tehakse pingevõimendi, mille koormus on väljatransistor VT 17. Mikroskeemide väljundis kasutatakse trafodeta võimsusvõimendit, kasutades komposiittransistore VT 20, VT 22 ja VT 23, VT 24.
K140UD8 kiibil on kaks sisendit (4 - mitteinverteeriv, 3 - inverteeriv) ja üks väljund (kontakt 7), ühine tihvt 1 ja toitepinge ühendusviigud: 8 - +E 1 jaoks ja 5 - -E 2 jaoks. järeldused 2i 6 kasutatakse mikroskeemi tasakaalustamiseks, kasutades muutuvat takistit takistusega 10 kOhm.
UPT pinge muundamisega
Triivi vähendamise meetod põhineb võimendatud pinge topeltmuundamisel.
Struktuuriskeem:
Modulaator on ette nähtud muutma aeglaselt muutuvat sisendpinget vahelduvpingeks, mille amplituud on võrdeline sisendpingega ning sisendpinge märgi muutumisel muutub vahelduvpinge faas.
Uin teisendatakse sagedusega 50 Hz kuni 20 MHz.
Modulaatori skeeme on palju erinevaid. Kõige levinumad on järgmised:
vibratsioonimuunduriga modulaator;
transistori modulaator.
M 
Vibratsioonimuunduriga odulaator on väikese võimsusega elektromagnetiline kontaktor, mis ühendab perioodiliselt (elektromagnetmähise voolu sagedusel) sisendpinge kas primaarmähise ülemise või alumise (vastavalt skeemile) poolega. trafost. Sellisel juhul muudab primaarmähise vool suunda. Trafo sekundaarmähises ilmub vahelduvpinge. Tavaliselt kasutatakse kuni 10 teisendussuhtega astmelist trafot, seega on pinge amplituud mitu korda suurem kui sisendpinge.
Vibratsioonianduri eeliseks on väike triiv, mille määrab peamiselt termo-e. d.s. kontaktpaar ja seda saab vähendada 0,01–0,1 µV/h (0,1–0,5 µV/päevas). Sisendtakistus on 1-10 kOhm.
D – demodulaator – mõeldud muundama vahelduvpinget sisendis, aeglaselt muutuvat alalispinget väljundis.
Eelised:
Madal nulli triiv;
Puudused:
Halb sagedusreaktsioon kõrgsageduspiirkonnas.
Võimendi sisendis olev modulaator teisendab hästi alalisvoolu ja aeglaselt muutuvaid pingeid. Sisendpinge sageduse kasvades halveneb modulaatori töö. Samal ajal rakendatakse demodulaatori väljundis antialias-filtrit. Kui signaali sagedus läheneb tugipinge u op sagedusele, ei saa filter signaali tugipingest eraldada.
Sagedusvahemiku laiendamiseks kasutatakse kõrgsagedusmuundureid, mis võimaldavad sagedust tõsta f sagedus kuni 0,5-10 MHz.
Kombineeritud võimendid ühendavad pingemuundurita ja pingemuunduriga võimendite eelised.
Kombineeritud UPT plokkskeem:
Kombineeritud võimendil on signaali spektri muundamisega UPT tasemel triiv ja amplituud-sagedusreaktsioon pole halvem kui võimendil ilma signaali spektri muundamiseta. Amplituud-sagedusreaktsiooni mõningane ebaühtlus kesksageduspiirkonnas on negatiivse tagasiside tõttu kergesti tasandatud. (KD140UD13).
Operatsioonivõimendid on aluseks suurele erisageduslike omadustega võimendite klassile. See saavutatakse erinevate tagasisideahelate kasutamisega.
Operatsioonivõimendites on tagasiside negatiivne, kui seda rakendatakse võimendi väljundist inverteerivasse sisendisse. Tõepoolest, sellisel juhul on pinge U oc , mis on faasis U-väljundiga, vastupidises faasis inverteeriva sisendi sisendpingele. Vastupidi, tagasiside on positiivne, kui seda rakendatakse mitteinverteerivale sisendile. Jadatagasiside korral antakse sisendsignaal ja tagasiside signaal mikroskeemi erinevatele sisenditele, paralleelse tagasisidega - ühele.
Madalsagedusvõimendid on mõeldud peamiselt etteantud võimsuse andmiseks väljundseadmele, milleks võib olla valjuhääldi, magnetofoni salvestuspea, relee mähis, mõõteriista mähis jne. Sisendsignaali allikateks on helivõttur, fotoelement ja mitmesugused mitteelektriliste suuruste muundurid elektriliseks. Reeglina on sisendsignaal väga väike, selle väärtus ei ole võimendi normaalseks tööks piisav. Sellega seoses on võimsusvõimendi ees üks või mitu eelvõimendi astet, mis täidavad pingevõimendite funktsioone.
ULF-i eeletappides kasutatakse kõige sagedamini takisteid koormana; need on kokku pandud nii lampide kui ka transistorite abil.
Bipolaarsetel transistoridel põhinevad võimendid monteeritakse tavaliselt ühise emitteri ahela abil. Vaatleme sellise kaskaadi toimimist (joonis 26). Siinuslaine pinge sa sisse toidetakse eralduskondensaatori kaudu baas-emitteri sektsiooni C p1, mis tekitab baasvoolu pulsatsiooni konstantse komponendi suhtes I b0. Tähendus I b0 määratud lähtepingega E k ja takisti takistus R b. Baasvoolu muutus põhjustab vastava muutuse koormustakistust läbivas kollektorivoolus R n. Kollektorivoolu vahelduv komponent tekitab koormustakistusega Rk amplituudiga võimendatud pingelangus sa välja.
Sellise kaskaadi arvutamist saab teha graafiliselt, kasutades joonisel fig. 27 OE-ga ahela järgi ühendatud transistori sisend- ja väljundkarakteristikud. Kui koormustakistus R n ja allika pinge E k on antud, siis määratakse koormusjoone asukoht punktide järgi KOOS Ja D. Samas punkt D väärtuse järgi antud E k, ja punkt KOOS- elektri-šokk mina =E k/R n. Laadimisjoon CDületab väljundtunnuste perekonda. Valime koormusjoonel tööpiirkonna nii, et signaali moonutamine võimendamise ajal oleks minimaalne. Selleks sirge lõikepunktid CD väljundkarakteristikutega peavad olema viimase sirgete osade sees. Sait vastab sellele nõudele AB laadimisliinid.
Sinusoidse sisendsignaali tööpunkt on selle lõigu keskel - punkt KOHTA. Lõigu AO projektsioon ordinaatteljele määrab kollektori voolu amplituudi ja sama segmendi projektsioon abstsissteljele määrab kollektori pinge muutuva komponendi amplituudi. Tööpunkt O määrab kollektori voolu ma k0 ja kollektori pinge U ke0 mis vastab puhkerežiimile.
Pealegi, punkt O määrab baasi puhkevoolu I b0 ja seega ka tööpunkti asukoht O" sisendkarakteristikul (joon. 27, a, b). Punktide juurde A Ja IN väljundomadused vastavad punktidele A" Ja IN" sisendkarakteristiku kohta. Joonesegmendi projektsioon A"O" x-telg määrab sisendsignaali amplituudi U in t, mille puhul on tagatud minimaalsete moonutuste režiim.
Rangelt võttes, U in t, tuleb määrata sisendtunnuste perekonna järgi. Aga kuna sisendomadused erinevatel pinge väärtustel U ke, erinevad veidi, praktikas kasutavad nad keskmisele väärtusele vastavat sisendtunnust U ke=sa 0.
TAKISTITUURINGUD
VÕIMENDAKASKAAD
PÕHIKONVENTSIOONID JA LÜHENDID
AFC - amplituud-sagedusreaktsioon;
PH - mööduv reaktsioon;
MF - keskmised sagedused;
LF - madalad sagedused;
HF - kõrged sagedused;
K on võimendi võimendus;
Uc on sagedusega w signaali pinge;
Cp - eralduskondensaator;
R1,R2 - jagaja takistus;
Rк - kollektori takistus;
Re - takistus emitteri ahelas;
Ce - kondensaator emitteri ahelas;
Rн - koormustakistus;
CH - kandevõime;
S - transkonduktori kalle;
Lk - parandusinduktiivsus;
Rf, Sf - madalsagedusliku korrektsiooni elemendid.
1. TÖÖ EESMÄRK.
Selle töö eesmärk on:
1) takistikaskaadi töö uurimine madalate, keskmiste ja kõrgete sageduste piirkonnas.
2) võimendi sageduskarakteristiku madal- ja kõrgsagedusliku korrigeerimise skeemide uurimine;
2. KODUTÖÖD.
2.1. Uurige takistivõimendi astme vooluringi, mõistke võimendi kõigi elementide eesmärki ja nende mõju võimendi parameetritele (alajaotis 3.1).
2.2. Uurige võimendi sageduskarakteristiku madal- ja kõrgsagedusliku korrigeerimise tööpõhimõtet ja skeeme (alajaotis 3.2).
2.3. Mõistke kõigi labori paigutuse esipaneelil olevate elementide eesmärki (jaotis 4).
2.4. Otsige vastuseid kõikidele turvaküsimustele (jaotis 6).
3. TAKISTIKASKAAD BIPOLAARTRANSISTORIL
Takisti võimenduskaskaade kasutatakse laialdaselt erinevates raadiotehnika valdkondades. Ideaalsel võimendil on ühtlane sageduskarakteristik kogu sagedusriba ulatuses; tõelisel võimendil on sageduskarakteristikus alati moonutused, peamiselt võimenduse vähenemine madalatel ja kõrgetel sagedustel, nagu on näidatud joonisel fig. 3.1.
Bipolaarsel transistoril põhineva vahelduvvoolu takistivõimendi skeem vastavalt ühisele emitteri ahelale on näidatud joonisel fig. 3.2, kus Rc on signaaliallika Uc sisetakistus; R1 ja R2 - jagaja takistused, mis määravad transistori VT1 tööpunkti; Re on takistus emitteri ahelas, mis on šunteeritud kondensaatori Se abil; Rк - kollektori takistus; Rн - koormustakistus; Cp - lahtisidestuskondensaatorid, mis tagavad transistori VT1 alalisvoolu eraldamise signaaliahelast ja koormusahelast.
Tööpunkti temperatuuristabiilsus suureneb Re suurenemisega (alalisvoolu kaskaadi negatiivse tagasiside sügavuse suurenemise tõttu), tööpunkti stabiilsus suureneb ka R1, R2 vähenemisega (jagurivoolu suurenemise tõttu ja baaspotentsiaali VT1 temperatuuri stabiliseerimise tõus). R1, R2 võimalikku vähenemist piirab võimendi sisendtakistuse lubatud vähenemine ja Re võimalikku suurenemist piirab emitteri takistuse alalispinge maksimaalne lubatud langus.
3.1. Takistivõimendi töö analüüs madalal, keskmisel ja kõrgel sagedusel.
Samaväärne ahel saadi, võttes arvesse asjaolu, et vahelduvvoolul on toitesiin (“-E p”) ja ühispunkt (“maandus”) lühises, ning võttes arvesse ka eeldust 1/wCe<< Rэ, когда можно считать эмиттер VT1 подключенным на переменном токе к общей точке.
Võimendi käitumine on madalate, keskmiste ja kõrgete sageduste piirkonnas erinev (vt joonis 3.1). Keskmistel sagedustel (MF), kus sidestuskondensaatori Cp takistus on tühine (1/wCp<< Rн), а влиянием емкости Со можно пренебречь, так как 1/wCо >> Rк, teisendatakse võimendi ekvivalentahel joonisel 3.4 olevaks ahelaks.
Joonisel 3.4 olevast diagrammist järeldub, et keskmistel sagedustel ei sõltu kaskaadi Ko võimendus sagedusest w:
Ko = - S/(Yi + Yk + Yn),
kust 1/Yi > Rн > Rк arvesse võttes saame ligikaudse valemi
Järelikult on suure takistusega koormusega võimendites nimivõimendus Ko otseselt võrdeline kollektori takistuse Rk väärtusega.
Madalate sageduste (LF) piirkonnas võib tähelepanuta jätta ka väikese mahtuvuse Co, kuid on vaja arvestada eralduskondensaatori Cp takistusega, mis suureneb w vähenemisega. See võimaldab meil saada jooniselt fig. 3.3 on madalsagedusvõimendi samaväärne ahel joonisel 3.5, millest on näha, et kondensaator Cp ja takistus Rн moodustavad transistori VT1 kollektorist võetud pingejaguri.
Mida madalam on signaali sagedus w, seda suurem on mahtuvus Cp (1/wCp) ja väiksem osa pingest jõuab väljundisse, mille tulemusena võimendus väheneb. Seega määrab Cp võimendi sageduskarakteristiku käitumise madala sagedusega piirkonnas ja sellel ei ole praktiliselt mingit mõju võimendi sageduskarakteristikule keskmistel ja kõrgetel sagedustel. Mida suurem on Cp, seda väiksem on sageduskarakteristiku moonutamine madala sagedusega piirkonnas ja impulsssignaalide võimendamisel on impulsi moonutamine pikkade aegade piirkonnas (impulsi ülaosa lameda osa langus) , nagu on näidatud joonisel 3.6.
Kõrgsagedusalas (HF) ja ka kesksagedusalas on eralduskondensaatori Cp takistus tühine, samas kui mahtuvuse Co olemasolu määrab võimendi sagedusreaktsiooni. Kõrgsageduspiirkonna võimendi ekvivalentskeem on toodud joonisel 3.7, millest on näha, et mahtuvus Co šunteerib väljundpinget Uout, mistõttu w suurenedes kaskaadi võimendus väheneb. Täiendav põhjus raadiosagedusvõimenduse vähendamiseks on transistori S transjuhtivuse vähenemine vastavalt seadusele:
S(w) = S/(1 + jwt),
kus t on transistori ajakonstant.
Co manööverdusefektil on vähem mõju, kui takistus Rк väheneb. Järelikult on võimendatud sagedusriba ülemise piirsageduse suurendamiseks vaja vähendada kollektori takistust Rк, kuid see toob paratamatult kaasa nominaalvõimenduse proportsionaalse vähenemise.
