Күшейткіш каскадтар

Жұмыс түрі: Реферат
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 7 бет
Таңдаулыға:

Қазақстан Республикасы Білім және ғылым министрлігі

Семей қаласының Шәкәрім атындағы мемлекеттік университеті

Ақпараттық-коммуникациялық технологиялар факультеті

Автоматтандыру және есептеу техникасы кафедрасы

СӨЖ №4

Пән: Электроника

Тақырыбы: Күшейткіш каскадтар. Күшейткіш каскадтар жұмыс режимі.

Орындаған: Қуантқали Т

Топ: АУ-601

Тексерген: Турусбекова Б. Ш.

Семей 2018

Жоспар :

Кіріспе 3

Күшейткіш каскады . . . 4
Күшейткіштердің шығыс каскадтары. Күшейткіштердің жұмыс режимі 4
Күшейткіштердің қызметі . . . 4

Қорытынды 9

Пайданылған әдебиеттер 9

Кіріспе

Күшейту режимінде транзистордың қалыпты жұмысын бірнеше параметрлер анықтайды. Бұл ең алдымен транзистордың коллекторлық тізбегіндегі бастапқы ток , оны көбінесе тыныштық тогы деп атайды, яғни өз кезегінде қоректендіру көзінің кернеуінен және базалық R1 жүктемелік R2 резистордың кедергісінен тәуелді болатын кірістік сигнал болмаған жағдайдағы коллекторлық ток. Жүктемелік резистордың кедергісін кірістік сигнал болмағанда қоректендіру көзінің кедергісі онда және транзистордың эмиттер-коллектор аймағында шамамен тең бөлінетіндей етіп таңдайды.

Транзистордың ұсынылған жұмыс істеу режимін тұрақты ток бойынша R1 резисторын таңдау арқылы орнатады, ол арқылы транзистор базасына (эмиттерге қатысты) оны ашатын біріктіру кернеуін (n-p-n транзисторы үшін оң) береді. Біріктірусіз транзистор күшейетін сигналды бұрмалайды немесе күшейту қызметін мүлдем орындамайды.

Транзистор электрлік тербелісті күшейте алатын негізгі шарт - эммитерлі р-n ауысуда тура және коллекторлыда кері кернеудің бар болуы. Бұл шарт n-p-n құрылымды транзисторға қолданылады, егер U _пит тұрақты ток көзінен эммитерге қатысты коллекторға U _КЭ оң кернеуді берсе және R _б базалық резистор арқылы базаны қоректендіру көзінің оң полюсімен қосса. Бастапқы кернеулік қосу деп аталатын базадағы оң кернеу транзисторды ашады, және коллектор арқылы мәні транзистордың күшейтуші қасиетінен және қоректендіру көзіндегі кернеуден тәуелді болатын I _К коллектор тогы өте бастайды. Базаға электрлік тербелістер ( С1 конденсатор арқылы) берілгенде, коллектордағы ток базалық тізбектегі токты үлкен аралықпен қайталай отырып тербеліске түседі.

Күшейткішті жобалау статикалық режим деп аталатын тұрақты ток бойынша транзистор режимін анықтаудан басталады.

Күшейткіштер деп аз қуатты кірістік сигнал қоректендіру көзінен жүктемеге аса үлкен қуатпен жіберуді басқаратын құрылғыны айтады. Күшейетін шама тегі бойынша кернеуді, токты және қуатты күшейткіштер болады.

Жартылай өткізгішті күшейткіш элементтерден (биполярлы және өрістік транзисторларда) құралған күшейткіштер кеңінен қолданылады. Күшейтуді жүргізу мүмкіндігін беретін қарапайым ұяшық күшейткіш каскад деп аталады.

1. Күшейткіш каскады.

Каскад - радиотехникада активті элементтен және оның тиісті жұмыс режімін қамтамасыз ететін ең аз элементтерден тұратын түйін. Құрамындағы элементтер түріне қарай бөлінеді:каскадтар резисторлы, трансформаторлы, дроссельді каскадтар. Күшейткіш элементтер түріне қарай:Бір тактілі каскад - бір күшейткіш элементтен тұратын және шығысынан бір полярлы кернеу алынатын күшейту каскады. Eкі тактілі каскад - екі күшейткіш элементтен тұратын және шығысындағы ортақ шығыс нүктесімен салыстырғанда екі полярлы кернеужәне шамалары жағынан өзара тең, ал бағыттары бойынша бір-біріне қарамақарсы екі ток алуға болатын каскад. Екі тактілі каскадтың күшейткіш элементтер енгізілетін тақ гармоникаларды, ток көзінен енетін тосқауылдар мен фондарьды, шығыстрансформатор өзегіндегі тұрақты қосымша магниггелулерді залалсыздандыратын қасиеті бар. Екі тактілі каскад көбіне трансформатор арқылы жасалады, бірақ ондай каскадты әр түрлі ауысудағы (р-п-р, п-р-гі) транзисторларды аралас қосу арқылы да алуға болады. Екі тактілі каскадтың кірісі де симметриялы болатындықтан, оның алдындағы каскадтың шығысы симметриялы болуы тиіс. Кірісі симметриялы емес, бірақ шығысы симметриялы каскад инверсиялық каскад деп аталады. Ондай каскад екі тактілі каскад пен бір тактілі каскадтар арасына немесе сигнал көзі мен екі тактілі каскад арасына үйлестіруші каскад ретінде қосылады. Ал кірісі симметриялы, бірақ шығысы симметриялы емес каскаддифференциалдық каскад деп аталады. Каскад жүктемесіКаскад жүктемесі (Нагрузка каскада) - кез келген каскадтың шығыс энергиясы берілетін кедергі. Мысалы, кез келген күшейткіш каскадының кіріс кедергісі алдыңғы каскадтың жүктемесі, сондай-ақ қатты сөйлегіш кедергісі соңғы жүктемесі болып табылады. Каскадтық күшейткішiКаскадтық күшейткішi - бір каскадқа кіретін екі күшейту элементінен (әдетте, транзисторлардан) тұратын күшейткіш. Транзисторлар тізбектей, мысалы, бір биполярлық (орістік) транзистор екінші транзистордың коллекторлық (бастау) тізбегіне қосылады. Радиотехникада ішкі шуыл деңгейі төмен, кіріс кедергісі үлкен сызба қажет болғанда қолданылады.

2. Күшейткіштердің шығыс каскадтары. Күшейткіштердің жұмыс режимі

Шығыс каскад жүктемеге жоғарғы ПәК кезінде және сызықты емес және жиілікті бұрмаланулардың минималды деңгейінде сигналдың берілген қуатын беру үшін арналған. Максималды бұрмаланбаған қуат және шығыс каскадының ПәК-і транзистор типіне, каскадтың схемасы мен жұмысының режиміне тәуелді.

Шығыс каскадтарындағы үлкен емес шығыс қуаты кезінде (милливатттан ондаған ватт үлесіне дейін) алдынғы каскадтардағыдай транзисторлар қолданылады. Орташа және үлкен қуат алу үшін қуатты транзисторлар қолданады. Шығыс каскадтарда ксбінесе ортақ эмиттермен схемалар қолданылады. Бұл жағдайда қуат бойынша сигналдың күшею коэффициенті үлкен болады, сондықтан алдынғы күшейткіштен азырақ күшеюі талап етіледі. Шығыс каскадтары біртактілі және екітактілі болып жобаланады. Р жұмыс нүктесінің жағдайына байланысты транзистордың сипаттамасында қуатты күшейткіштердің келесі негізгі жұмыс режимдері ерекшеленеді: А, В, АВ, С.

Бұл режимдерді транзистордың өтпелі динамикалық сипаттамасы көмегімен қарастыру жеңіл, яғни транзистордың шығыс тогының I _к кіріс кернеуіне (U _бэ ) тәуелділігі. өтпелі сипаттаманы құру үшін шығыс I _к =f(U _кэ ) және кіріс I _б = f(U _бэ ) сипаттамалар жеткілікті. Шығыс сипаттамаларының құрамында жүктемелік түзуді құру және жүктемелік түзудің қиылысу нүктесінің шығыс тогының статистикалық сипаттамаларына сәйкестенетін барлық база токтарын құру жеткілікті. Осы нүктелерді кіріс сипаттамасына ауыстырсақ I _б =f(U _бэ ) U _кэ ≠0 болғанда, оларға сәйкес кіріс кернеулерін (U _бэ ) табамыз. қандай коллектор тогына I _к кіріс кернеуінің U _бэ сәйкес екенін біле отырып, өтпелі динамикалық сипатаманы I _к =f( _Uкэ ) құру керек (2. 4, а - в сурет) .

2. 4 сурет - Транзистордың шығыс сипаттамалары

А режимінде транзистордың шығыс тізбегінің тогы сигналдың барлық периоды мерзімінде өтеді. Бұл режимде Р жұмыс нүктесін сипаттаманың түзусызықты бөлігінің ортасынан таңдайды (2. 5, а сурет) . Ол сәйкес ауытқудың E _ау транзистордың кіріс тізбегіне берілуіне жетеді. Бұл режимде абсолютті шама бойынша ауытқу кернеуі әрқашан кіріс сигналы амплитудасынан көп болады (E _см ≥ U _max ), ал тынышталу тогы I ₀ әрқашан шығыс тогының айнымалы бөлігінің амплитудасынан көп болады (I ₀ ≥I _шығ ) . Сондықтан шығыс тогының тербелісінің формасы кіріс тізбегінің сигналының өзгерісін тура қоюға мүмкіндік береді. Бұл сигналдың минималды сызықты емес бұрмалануын қамтамасыз етеді. Алайда бұл режим төмен ПәК-пен (20 - 30% ретте) сипатталады. Бұл қоректендіру көзінен күшейткішпен алынатын транзистордың тынышталу тогымен I _кр шақырылады, әрқашан пайдалы қуатты анықтайтын айнымалының амплитудасы I _mшығ жоғары.

А режимі кіші сызықты емес бұрмаланулар маңызды болатын төменқуатты каскадтарда қолданылады, ал ПЭК маңызды мәні болмайды. әдетте бұл режимде алдынғы күшейту немесе төмен қуатты шығыс каскадтар жұмыс істейді.

В режимінде (2. 5, б сурет) жұмыс нүктесі тынышталу тогы нөлге тең болатындай таңдалынады.

2. 5 сурет - Транзистордың жұмыс режимдері

Каскадтың кірісіне сигналдың айнымалы кернеуі берілгенде оң жартылайтолқын транзистор арқылы шығыс тогының пайда болуын шақырады; кіріс кернеуінің теріс жартылайтолқынында шығыс тізбекте ток болмайды. Сонымен шығыс ток θ = π/2 қиылу бұрышымен импульстер формасында болады.

Қиылу бұрышы деп сигналдың тогы күшейткіш элемент арқылы өтетін периодтың бөлігінің жартысын атаймыз. шығыс тогының бұрмаланған формасы тым артық сызықты емес бұрмалануларды шарттайды.

В режимінде жұмыс істейтін күшейткіштің артықшылығы А режиміндегі күшейткішпен салыстырғанда үлкен ПЭК-і (60-70%) болып табылады. Ол сигналдың болмауы кезінде транзистор тогы нөлге тең, ал қоректендіру көзінің энергиясы тек сигналды күшейту уақытында шығындалады.

В режимінде сызықты емес бұрмаланулардың деңгейі жоғары, сондықтан ол осы кемшіліктердің орнын толтыратын және жоғары ПәК-те үлкен шығыс қуатын алуға мүмкіндік беретін екітактілі схемаларда қолданылады.

АВ режимі (2. 5, c сурет) А және В режимдері арасындағы аралық болып табылады. Ол А режиміне (ПәК 40 - 50%) қарағанда экономды және В режиміне қарағанда кіші сызықты емес бұрмаланулармен сипатталады. АВ режимі екі тактілі қуатты күшейткіштерде қолданылады.

С режиміндегі күшейткіштерде шығыс тізбегіндегі ток кіріс сигналының периодының жартысынан аз өтеді. Күшейту каскады сигналдың болмауы кезінде және оның аз мәнінде жұмыс істемейді, сондықтан күшейткіш В режиміне қарағанда қоректендіру көзінен аз энергия алады. С режиміндегі күшейткіштер күшейтілетін сигналдың бар периодын қояды. Ол сигналды бұрмалайды. Сондықтан аж бұрмаланулармен күшейткіштерде С режимі қолданылмайды. Ол радиотасымалдағыш құрылғыларда қолданылады.

3. Күшейткіштердің қызметі

Күшейткіш деп кіріс сигналының қуатын арттыруға (күшейтуге) арналған құрылғыны атайды. Күшейту, энергияны қорек көзінен тұтыну есебінен активті элементтердің көмегімен жүзеге асырылады. Күшейткіштерде активті элементтер көбінесе транзисторлар болып келеді және мұндай күшейткіштерді жартылай өткізгіштік немесе транзисторлық деп атайды. Кез келген күшейткіште кіріс сигналы қорек көзінен жүктемеге берілетін энергияны басқарады. Күшейткіштің негізі болып екі элемент табылады: кедергі R және басқаратын активті элемент АЭ (6-1 сурет), кедергі U _вх кіріс сигналының әсерінен өзгереді. Активті элементтің кедергісінің өзгеруінен қорек көзінен Е _п кернеуімен R-дан және АЭ тізбегінен өтетін ток өзгереді. Нәтижесінде схеманың элементтеріндегі кернеу өзгереді, сонымен бірге U _вых шығыс кернеуі де өзгереді. Дұрыс жобаланған күшейткіште U _вых > U _вх кернеу алу қиын емес. Күшейту шамасына байланысты кернеуді, токты және қуатты күшейткіш деп бөледі. Барлық күшейткіштер қуатты күшейтеді, бірақ кернеуді күшейткіш ең бастысы кернеуді күшейтеді, ал токты күшейткіште ең алдымен ток күшейеді. Күшейткіш каскадтарды R _вх және R _г шамаларының қатынасы бойынша бөлу ыңғайлы. Егер күшейткіште R _вх >> R _г болса, онда оның потенциалды кірісі бар және ол кернеуді күшейткіш болып табылады. Токты күшейткіште R _вх << R _г , яғни ол жердегі кіріс токтікі болады. Қуатты күшейткіште R _вх ≈ R _г , яғни кіріс, кіріс сигналының қорегімен дәл келеді. Сонымен қатар R _вых және R _н бойынша да кернеуді күшейткіштер (R _вых << R _н ), токты күшейткіштер (R _вых >>R _н ) және қуатты күшейткіштер (R _вых ≈ R _н ) деп бөлуге болады. Күшейтетін сигналдарының түріне байланысты күшейткіштерді гармоникалық сигналдарды күшейткіштер және импульстік сигналдарды күшейткіштер деп бөледі. Гармоникалық немесе квазигармоникалық сигналдарды күшейту процесі олардың жиілік спектрінің өзгермеуімен, сонымен қатар барлық гармоникалық құраушыларының амплитудалық қатынастарымен анықталады.