Двухкаскадный усилитель с резистивно-емкостной связью на биполярных транзисторах.

Многокаскадные усилители.

Рассмотренные выше однокаскадные усилители имеют, как правило, коэффициент усиления порядка нескольких десятков или сотен единиц. Однако, в реальных устройствах промышленной электроники требуются гораздо большее усиление входного сигнала. В этих случаях используются многокаскадные усилители.

Блок-схема усилительного устройства приведена на рис. 1.12

uвх Rн

Рис. 12 Блок-схема усилительного устройства.

Как правило, на выходе усилительного устройства монтируется усилитель мощности. Первый каскад является эмиттерным (или истоковым) повторителем, позволяющим согласовать источник сигнала с входным сопротивлением усилителя напряжения.

Усилитель напряжения может состоять из нескольких каскадов, обеспечивающих необходимый коэффициент усиления устройства.

Результирующий коэффициент усиления усилителя равен произведению коэффициента усиления всех каскадов:

Кu = Кu₁· Кu₂ ··· Кu_n

Соединение каскадов осуществляется с помощью резисторов, конденсаторов и трансформаторов. В зависимости от способа связи различают:

1. Усилители с резистивно-конденсаторной связью, цепь связи которых состоит из резисторов и конденсаторов.

2. Если связь осуществляется только с помощью резисторов (гальваническая связь), усилители называются УПТ – усилителями постоянного тока.

3. Усилители с трансформаторной связью. Применяются сравнительно редко.

4. Если в устройстве связи используется LC – контур, имеем избирательный усилитель.

Схема двухкаскадного усилителя приведена на рис. 13.

+Ек

R₇

R₁ R₃ C₂ R₅ C₃

C₁ T₁ T₂

uвх R₂ C₅ uвых

R₄ C₄ R₆ R₈

Рис.13 Схема двухкаскадного усилителя напряжения с резистивно-емкостной связью.

Приведенный усилитель напряжения состоит из 2-х идентичных каскадов, представляющих собой усилители на биполярных транзисторах с коллекторной нагрузкой. В качестве связующего элемента используется конденсатор связи С₂, предотвращающий появление уравнительного тока между каскадами. Для переменной составляющей этот конденсатор имеет низкое сопротивление.

Этот усилительный каскад хорошо усиливает сигнал только на средних частотах (область 2 на рис. 14).

Кu

1 2 3 f

Рис. 14 Частотная характеристика усилителя с резистивно-емкостной связью.

В области низких частот 1 коэффициент усиления падает. В этом сказывается влияние конденсатора связи на усиление: чем меньше частота усиливаемого сигнала, тем больше сопротивление конденсатора связи (Хс= 1/2pfC), тем больше напряжение падает на конденсаторе и тем меньше напряжение на выходе первого каскада, а коэффициент усиления падает.

На нулевой частоте Хс®¥ и связь между каскадами отсутствует.

На средних частотах сопротивление конденсатора невелико, он практически не влияет на uвых первого каскада, и коэффициент усиление не зависит от частоты.

На высоких частотах усилительные свойства транзисторов резко ухудшаются и величина Кu в области 3 падает.

Участок 2 характеристики соответствует рабочей области частот.

В современной аппаратуре усилители на биполярных транзисторах используются редко, вместо них выполняются усилители с гальванической связью – усилители постоянного тока, которые реализуются в микросхемах.