Многокаскадного усилителя

Итак, усиление УРУ возрастает пропорционально числу активных элементов в отличие от обычных многокаскадных усилителей, для которых эта зависимость носит показательный характер. Поэтому в схеме УРУ можно получить усиление, большее единицы, даже в том случае, когда коэффициент усиления одиночного каскада Ko=SZE2 — меньше единицы.

Усилителями мощности обычно являются выходные (оконечные) каскады многокаскадных усилителей. Они работают в режимах, обеспечивающих получение максимально возможной мощности нагрузочного устройства.

Усилители мощности предназначены для передачи больших мощностей сигнала без искажения в низко-омную нагрузку. Обычно они являются выходными каскадами многокаскадных усилителей. Основной задачей усилителя мощности является выделение в нагрузке возможно большей мощности.

Работа многокаскадных усилителей имеет свои особенности, которые обусловлены в основном видом связи между каскадами, а также наличием других реактивных элементов как собственных (присущих самим транзисторам) , так и внешних, включаемых для нормального функционирования электрической схемы. Все это приводит к тому, что основные динамические показатели усилителя становятся зависимыми от частоты, т.е. приобретают комплексный характер:

Определение динамических показателей для многокаскадных усилителей.

Приведение результирующих формул (9.7) и (9.8) к универсальному виду существенно облегчает расчет динамических показателей многокаскадных усилителей. Важно отметить, что произведение Kj у. _/• +j\ физически представляет собой коэффициент усиления всего каскада по току.

Назначение элементов схемы. Типовыми блоками для построения многокаскадных усилителей являются транзисторные каскады, в которых биполярные транзисторы включаются с общим эмиттером, а полевые - с общим истоком ( 9.7). В обоих случаях каскады получают энергию от отдельных источников питания U ; усиленное напряжение сигнала снимается с нагрузочных Резисторов в цепях коллектора RK или стока RC.

При построении многокаскадных усилителей широко используют резистивно-емкостную связь, которая обеспечивает надежную развязку каскадов по постоянному току. Одна из типовых схем двухкаскадного усилителя с резистивно-емкостной связью приведена на 4.23.

Следует иметь в виду, что цепи коррекции верхних и нижних частот вносят дополнительные фазовые сдвиги, что снижает устойчивость многокаскадных усилителей против самовозбуждения.

При Включении транзистора по схеме с общим коллектором обыч-но Яи'ЭгЯнс, при этом можно пользоваться следующими приближенными формулами: /C=/i2i; Ки= 1; Kp^Ki', /?вых= Rr/hi\. Процесс расчета многокаскадных усилителей ( 6.1.13) осуществляется покаскадно от последнего каскада к первому. В связи с наличием в сопротивлениях резисторов связи потерь мощности, передаваемой от одного транзистора к другому, коэффициенты усиления каскадов по току и мощности оказываются меньше рассчитываемых по формулам для однокаскадного усилителя. Коэффициенты усиления по напряжению остаются практически неизменными при правильно выбранном сопротивлении /?н и сопротивлении генератора сигнала Rr для каждого каскада.

Для реализации высоких значений коэффициента усиления используют последовательное включение нескольких каскадов. Для многокаскадных усилителей (содержащих я каскадов) общий коэффициент усиления равен произведению коэффициентов усиления отдельных каскадов:

электрическая связь между каскадами реализуется при помощи конденсаторов, в усилителях постоянного тока - при помощи резисторов или непосредственных связей. В последнем случае любые изменения постоянного напряжения на выходе одного каскада из-за нестабильности параметров транзистора при действии дестабилизирующих факторов, обычно температуры, влияют на режим работы других каскадов, что приводит к изменению напряжения на выходе многокаскадного усилителя даже при отсутствии усиливаемого сигнала. Это явление называется дрейфом нуля. Для того чтобы уменьшить дрейф нуля, применяют дифференциальные усилители постоянного тока.

Возможность снижения постоянной времени у многокаскадного усилителя объясняется резким возрастанием общей добротности усилителя при неизменной добротности отдельных каскадов, поскольку общий коэффициент усиления равен произведению, а общая постоянная времени — сумме постоянных времени отдельных каскадов:

Расчет шумов каскадно соединенных четырехполюсников (многокаскадного усилителя) сводится к расчету общего уровня шумов входной цепи и первого каскада усилителя, приведенного к ЭДС источника сигнала. Первый каскад обычно работает в малошумящем режиме, а второй и другие каскады в обычном режиме.

Связь между каскадами осуществляется с помощью конденсатора ( 5-14, а) или трансформатора ( 5-14, б). Сопротивление гс ^ 0,2 •*- 1 Мом в схеме 5-14, а (сопротивление утечки) служит для того, чтобы электроны, попадающие на сетку второго триода, возвращались к катоду. Ввиду наличия емкостной или индуктивной связи между каскадами коэффициент усиления многокаскадного усилителя даже при активной нагрузке получается комплексным.

рассчитывать каскады многокаскадного усилителя, необходимо распределить между ними все виды искажений, определить их коэффициенты усиления и полосы пропускания. Если полученные значения представляются достижимыми, то можно переходить к расчету функциональных элементов.

Расчет многокаскадного усилителя начинают [3] с определения числа каскадов и их основных параметров.

При каскадном соединении усилителей общий коэффициент .усиления возрастает, но увеличиваются и коэффициенты частотных искажений, т. е. полоса пропускания многокаскадного усилителя всегда уже полосы пропускания каждого из простейших усилителей. Для усилителей с конденсаторной связью полоса пропускания обычно лежит в пределах от 20 — 100 Гц до 150 — 500 кГц.

Коэффициент усиления многокаскадного усилителя

5.2. Структурная схема многокаскадного усилителя

Способы соединения (связи) каскадов зависят от вида многокаскадного усилителя. Так, в усилителях постоянного тока вход последующего каскада подсоединяют к выходу предыдущего каскада непосредственно или с помощью резисторов. Такие усилители называют усилителями с непосредственной или резистивной связью.

Коэффициент усиления многокаскадного усилителя равен произведению коэффициентов усиления отдельных каскадов: