Дифференц. каскады.

данные каскады-диф.релиз. в микросхемах К118УД,КП119УТ1.Отличит.св-ва:-высокая стабильность;-малый дрейф нуля;-больш.коэф.усилен.;-больш.коэф. подавления синфазных помех.Выполнен по принципу сбалансирован. моста : 2 плеча , кот.образованы из R_k₁и R_k₂, а 2 других –из Т1 и Т2.Питание осущ. от 2-х источников напряжения , кот.равны по модулю.Для расчета необходимо брать суммарн.напряжение питания =2Е_пит.Использ . 2-го источника питания позвол. снизить потенциалы эммитер. обоих транзист. до потенциала общей шины, что даёт возможность подавать сигналы на ДУ без дополн. компенсир. напряжений, что невозможно в однотактных усилит.Плечи.1-ое состоит из Т1 и R_k₁2-ое- из Т2 и R_k₂.Каждое плечо явл. каскадом с ОЭ . В эммит. цепь включают R_э.кот. задается общий ток обоих транзис. Для того чтобы данн. каскад качест. и надёжно выполнил свои функции, то при построении необходимо:1)Симметрия обоих плеч, для норм. работы схема строго сбалансиров. до поступления сигнала U_вых =0.Для этого необходимо обеспечить идентичность параметров каскада, то есть должны быть одинак. параметры транз., также дожны быть один. R_k₁и R_k₂ .При полной симметрии плеч токи покоя обоих транз. ,а также их изменения имеют равную величину.Потенциалы коллек. при этом тоже равны или получают одинак. прирощение напряж.При одинак. воздейст. дестабилизации факторов на оба транз. одновременно баланс моста не нарушается и на вых. напр.=0 а дрейф отсутствует.2-е основ требов. состоит в обеспечении глубокой ООС для синфазного сигналом, имеющих равные амплитуды, фазы и формы.То есть если на вх. ДУ присутствует U_вх1 =U_вх2совпадающ. фазами, то можно говорить о поступлении на вх. ДУ синфазного сигнала. Синфазн. сигналы обусловлены наличием помех наводок,белых шумов.Выполнить 2-е требов. позволяет в виде диф. сопротив. или электрон. эквивалента.Если на вх. поступает синф. помеха отрицат. полярности, то оба транз. приоткрываются и токи обоих эммитеров возрастают.В результате через сопротив. эммит. будет протекать суммарное прирощение эммитерн. токов, образуещее сигнал ООС.Эммитер. цепь образует в ДУ последов. ООС по току , но при этом будет наблюдатся уменьшение коэф. усиления по напряж. для синф. сигналов каскада с ОЭ, образ. общие плечи для ДУ.Т.к. коэф. усилен. = для CфC по напряж. = - = чем лучше симметрии плеч, тем меньше прирощение .Т.к. идеальн. симметрия немозможна, то это прирощение всегда отлична от 0.Чтобыуменить коэф. усил. синфаз. помех необходимо усиливать эммитер. цепь путём увелич. дополн. сопротив. Усиливают эммитер. цепь след. образом:

a)c послед.связью б)с паралл. связь.

Работа ДУ для вх.диф. сигнала.ДС-противофазные сигналы, кот.равны по амплитуде но находят.в противофазах, т.е. U_вхпоступает на оба транз. по полпериода.Если U_вх1-отрицат полуволна, то U_вх2-положит. за счёт действия U_вх1 Транз1 приоткрывается и ток его эммитера получает полож. прирощение.За счёт действия U_вх2транз. 2 призакрывается, и ток его эммитера получ. отриц. прирощение.В результате данных прирощенийв эммитер. цепи будет прирощение = - . Если общие плечи ДУ идеальны и симметричны то прирощение напряж. в эммитер. цепи будет стремится к 0, и ООС для диф.сигнала отсутствует.Это обстоятельство позволяет получать от каждого плечамаксим. усиления.Для диф. сигн. в любой момент напр.на вых. из. колл. цепи будут находит. в противофазах т на нагрузке происходит удвоенное U_выхт.к. эммит. цепь образует отриц. связь только для синф. сигнала.

Вопрос

Все предварительные транзисторные каскады, усиливая сигнал по току и напряжению, фактически усиливают его и по мощности, но основным каскадом в многокаскадном усилителе, который отдает полезную выходную мощность необходимой величины в нагрузку, при допустимых нелинейных искажениях сигнала, является последний выходной каскад, называемый каскадом усиления мощности. Различают однотактные каскады УМ, работающие в режиме класса А, и двухтактные каскады УМ, которые могут работать в режиме класса В при соответствующих КПД.

Однотактный каскад УМ.

Однотактные каскады УМ дают возможность получить полезную выходную мощность в подключенной нагрузке от долей ватта до 2 - 3 Вт.

Типовая схема такого каскада УМ с выходным трансформатором приведена на рис. 1 а. Ввиду того, что первичная обмотка выходного трансформатора имеет небольшое омическое сопротивление постоянному току Iко, в режиме покоя при Uвх = 0 почти все напряжение источника питания Ек приложено к коллектору транзистора и равно

Ек = Uкэ0 + Iэ0 * Rэ + Iк0 * r1 трансф * Uкэ0.

Поэтому нагрузочная линия по постоянному току проходит через рабочую точку под углом , значительно большим, чем нагрузочная линия для переменного тока, соответствующая динамическому режиму работы каскада (рис. 1.9.1, в). Наличие входного сигнала Uвх = Umвх * sinwt и базового тока iб = Iб0 + Imб * sinwt вызывает в выходной цепи каскада пульсирующий ток коллектора iк = Iк0 + Imк * sinwt и пульсирующее напряжение на коллекторе uк = Uкэ0 + Umк * sin(wt - p), отстающее по фазе на 180° от фазы входного напряжения в схеме с ОЭ.

нагрузки iн=Imн*sinwt, выделяя в нагрузке необходимую полезную мощность усиленного сигнала

Рвых = 0,5 * Imк * Umк = 0,5 * Imк2 *Rэкв к-да = 0,5 * Imн2 * Rн.

Коэффициент полезного действия транзисторного каскада УМ

h = (Рвых / Р0) * 100% < 45%, где Р0 = Iк0 * Ек.

Коэффициент усиления по мощности каскада УМ

Кр = Рвых / Рвх.

При этом индуктируемая ЭДС во вторичной обмотке трансформатора создает ток

С учетом КПД трансформатора выходная мощность каскада УМ в режиме класса А ограничивается величиной

Pвых = Pдоп трапз * hтрасф

Рдоп транз = Рвых / hтранз

Вопрос

Двухтактные усилители мощности (рис.1, а) работают преимущественно в режимах классов В и АВ.Режим класса В характеризуется тем, что точка покоя находится в области коллекторных токов, близких к нулю (рис. 3.21, б). В этом случае при появлении на базе отрицательной полуволны входного сигнала транзистор открыт; при положительном сигнале, соответствующем полюсу на базе относительно эмиттера, транзистор заперт. В режиме класса В ток через транзистор проходит в течении полупериода.

Рис1

Широкое применение эти режимы находят в двухтактных усилителях мощности, где ток в цепи нагрузки определяется суммой токов обоих транзисторов.В режиме покоя, при отсутствии входного сигнала, разность потенциалов Uбэ1 = = Uбэ2 = 0 и оба транзистора закрыты. Входной сигнал на базы обоих транзисторов подается в противофазе, поэтому в режиме класса В каждый из транзисторов открыт половину периода, когда потенциал базы становится отрицательным относительно эмиттера.Токи в первичных обмотках выходного транзистора в оба полупериода направлены встречно, и так как мгновенные значения их изменяются по синусоидальному закону, ток iн во вторичной обмотке будет синусоидальным.Пульсирующие токи iк1 и iк2, проходящие соответственно через обмотки w1 и w2, имеют постоянную составляющую, но поскольку значения этих токов равны, а направления противоположны, постоянная составляющая в первичной обмотке компенсируется и подмагничивание сердечника отсутствует.В цепи источника питания токи iк1 и iк2 суммируются. Ток источника iи содержат постоянную составляющую и четные гармоники.

Применение режимов классов В и АВ дает возможность существенно повысить к.п.д. схемы за счет уменьшения потерь мощности в транзисторах. Уменьшение потерь объясняется тем, что в режиме класса А потребляемая мощность пропорциональна току покоя Iкп>Iкм, а в режиме класса В -среднему значению тока источника Iнср<Iкм.