Основные параметры усилителей электрических сигналов

Коэффициент усиления по напряжению (k_u) – это отношение напряжения выходного полезного сигнала ко входному полезному сигналу

.

Коэффициент усиления по току

.

Коэффициент усиления по мощности

.

Коэффициенты усиления по напряжению и току как правило являются комплексными величинами.

Коэффициент полезного действия представляет собой отношение выходной мощности, отдаваемой усилителем в нагрузку, к общей мощности, потребляемой от источника питания:

.

Входное и выходное сопротивления. Усилитель можно представить в виде активного четырехполюсника. В обшем случае входное и выходное сопротивления усилителя являются комплексными величинами. Однако в области средних частот полосы пропускания их можно практически считать активными.

Входное сопротивление можно определить по выражению .

Выходное сопротивление можно определить на основе двух измерений, а именно, из опыта холостого хода = 0, когда можно определить , и после включения на выход усилителя известного сопротивления нагрузки :

.

О расчетах усилителей. Расчет усилителя, во-первых, предназначен для определения режимов работы активных элементов усилителя (в основном транзистора) по постоянному току, что позволяет определить такую рабочую точку, которая располагалась бы в активно (линейной) области его выходных характеристик и позволяла бы усиливать полезный сигнал без искажений во всем диапазоне изменения его амплитуды. Второй расчет связан непосредственно с преобразованием (усилением) полезного входного сигнала и получением качественных показателей усилители. Для обоих расчетов используются свои схемы замещения, так, в частности, во втором случае может использоваться схема замещения транзистора для малосигнальных параметров, когда транзистор рассматривается как линейный управляемый элемент схемы. Расчеты могут выполняться как путем графических построений, что, естественно, не дает высокой точности расчетов, но отличается наглядностью и трудоемкостью, и аналитически, что, в конечном итоге, позволяет использовать машинные методы расчетов. Отметим, что имеются современные программы схемотехнического моделирования электронных схем, когда на экране дисплея создастся схема с указанием параметров ее элементов и после запуска программы на вычисление, она выдает результаты в виде числовых значений, графиков и т. д.

Наибольшее распространение получили усилители, в которых транзистор включается по схеме общего эмиттера (ОЭ).

 

Задачи

1. Для каскада, схема которого приведена на рисунке 12.1, определить рабочую точку транзистора, т.е. определить соответствующие значения и . Известны параметры кОм, кОм, кОм, кОм, , В, и В.

Указание. Сначала следует определять затем с применением закона Кирхгофа: поскольку задано, что , то можно считать, что . Если в процессе расчетов встретиться сочетание вида , то можно принять, что .

Рисунок 12.1 Рисунок 12.2

 

2. Для схемы на рисунке 12.2 определить ток коллектора и напряжение , если кОм, кОм, В, , В. Принять . Указание. Необходимо сначала рассчитать ток . Принять .

3. На рисунке 12.3 приведена схема усилительного каскада с общим эмиттером на транзисторе ГТ322А. Рассчитать сопротивление резистора , при котором рабочая точка в режиме покоя усилителя будет находиться на середине линейных участков входной и переходной характеристик, если В и кОм. Определить коэффициенты усиления по напряжению , по току , по мощности , а также входное и выходное сопротивления усилительного каскада. Входная и выходные характеристики транзистора ГТ322А приведены на рисунке 12.4. Значения его -параметров: Ом, , См.

Вопросы к практическому занятию

1. Что собой представляет усилитель электрических сигналов?

2. Приведите основные параметры усилителей электрических сигналов?

3. В чем заключается расчет усилителя на транзисторе по постоянному току?

Рисунок 12.3

 

а) б)

Рисунок 12.4

 

4. Что собой представляют входные и выходные характеристики транзистора?

5. В чем заключается расчет усилителя на транзисторе по переменному току?

6. Какие методы расчета усилителя на транзисторе вам известны?

7. Назовите основные достоинства и недостатки различных методов расчета усилителей на транзисторе.

8. Что означает определить положение рабочей точки усилителя на транзисторе?

Практическое занятие 13