Математика Курс лекций по информатике Машиностроительное черчение Решение задач по физике Теоретические основы электротехники Сопротивление материалов История искусства Ядерные реакторы
Стабилизаторы напряжения усилители низкой частоты Введение в цифровую электронику Метод узловых и контурных уравнений Метод контурных токов Расчёт трёхфазной цепи Примеры выполнения курсовой работы

Теория электрических цепей (основы электротехники)

В соответствии с методом свертывания, отдельные участки схемы упрощают и постепенным преобразованием приводят схему к одному эквивалентному (входному) сопротивлению, включенному к зажимам источника. Схема упрощается с помощью замены группы последовательно или параллельно соединенных сопротивлений одним, эквивалентным по сопротивлению. Определяют ток в упрощенной схеме, затем возвращаются к исходной схеме и определяют в ней токи.

 Резистивные усилители низкой частоты

Усилителями называются устройства, в которых сравнительно маломощный входной сигнал управляет передачей значительно большей мощности из источника питания. Все многообразие усилителей разделяют по следующим признакам:

-по типу применяемого активного элемента (на лампах, транзисторах, параметрические …) ;

-в зависимости от полосы усиливаемых частот (УПТ, УНЧ, УПЧ, УВС …) ;

-по назначению (усилители тока, напряжения, мощности);

-по виду нагрузки усилительного элемента (резистивные, трансформаторные, резонансные);

-по способу включения усилительного элемента в схему (с общим эмиттером, с общей базой, с общим коллектором).

В последние годы усилители выпускают в виде микросхем. Простейшая ячейка, позволяющая осуществить усиление, называется усилительным каскадом. В лекции рассмотрим принципы построения резистивных усилительных каскадов низкой частоты. Они предназначены для усиления сигналов в полосе от нескольких десятков Герц до нескольких десятков килогерц.

1.Принцип работы каскада по схеме с общим эмиттером

Простейший усилительный каскад по схеме с общим эмиттером приведен на рис. 12.6а. При схемном изображении транзистора и источников этот каскад принимает вид рис. 14.1а. Для анализа принципа работы каскада построим его передаточную характеристику  (рис.14.1б).

 С увеличением входного сигнала (Uбэ) растет ток базы Iб (см.рис. 12.6в), а значит и ток коллектора, причем

,

  Ток коллектора создает падение напряжения на резисторе , причем ,а также на дифференциальном сопротивлении участка коллектор-эмиттер транзистора - , причем всегда .

 Рост тока коллектора означает уменьшение Rкэ, а значит и Uкэ. При этом на постоянном сопротивлении резистора падение напряжения увеличивается. Так как дифференциальное сопротивление Rкэ вычислять сложно, падение напряжения на участке коллектор-эмиттер транзистора находят как разность

.

  И так, с увеличением тока коллектора Iк увеличивается падение напряжения на резисторе Rк и уменьшается напряжение Uкэ , т.е. выходное напряжение каскада (рис.14.1б).


Когда ток коллектора достигает насыщения  (т.е. максимального значения), напряжение на участке коллектор-эмиттер транзистора достигает наименьшего значения. Это значение называют напряжением насыщения - Uкэн, причем

.

Как правило, это напряжение составляет десятые доли вольта, оно пренебрежимо мало в сравнении с Ек, поэтому иногда им пренебрегают, полагая . Дальнейшее увеличение Uбэ не может вызвать изменений тока Iк и напряжения Uкэ.

  Анализ передаточной характеристики позволяет выделить три характерных участка (они обозначены римскими цифрами). На участке I через транзистор протекает только неуправляемый обратный ток коллекторного перехода. Сопротивление . Практически все напряжение источника Ек падает на сопротивление Rкэ, т.е. .

 На участке II напряжение на коллекторе транзистора можно изменять в пределах , а ток - в пределах . Эти изменения являются результатом регулировки параметров Uбэ, Iб маломощного источника сигнала.

 Например , а . Отношение  обозначают КU и называют коэффициентом усиления по напряжению. В нашем примере КU=50. Кроме того, увеличение напряжения Uбэ приводит к пропорциональному уменьшению напряжения Uкэ, т.е. знаки приращений входного и выходного сигналов противоположны. Такие усилители называют инвертирующими.

 На участке III . Транзистор теряет свойства усилительного элемента.

Электромагнитные процессы, протекающие в электротехнических устройствах, как правило, достаточно сложны. Однако во многих случаях, их основные характеристики можно описать с помощью таких интегральных понятий, как: напряжение, ток, электродвижущая сила (ЭДС).
Расчет методом узловых потенциалов