Особенности работы
Основная особенность работы этих каскадов – высокий уровень сигнала, появление заметных нелинейных искажений, необходимость использования мощных УЭ с высоким потреблением энергии от источника питания, а следовательно, важнейшим требованием является обеспечение максимально возможного КПД. Назначение ОК –обеспечить требуемый уровень сигнала на заданном сопротивлении нагрузки при допустимых нелинейных искажениях. При активной нагрузке требуется обеспечить необходимую мощность Pн , а при реактивной – выходное напряжение U вых . Учитывая, что сигнал большой и параметры УЭ меняются за период сигнала, расчет проводят графически по динамическим характеристикам.
2 Двухтактные каскады
Двухтактными называются каскады, содержащие два УЭ,работающие на общую нагрузку, выходные токи которых сдвинуты по фазе на 180 o . Каждый УЭ с соответствующими цепями образует плечо двухтактного каскада. При этом объединение двух УЭ в один каскад позволяет объединить некоторые цепи (питания, стабилизации).
Двухтактные каскады могут быть с параллельным управлением, когда входной сигнал от одного источника сигнала одновременно подается на оба входа двухтактного каскада, и с последовательным управлением, когда напряжение от источника сигнала подается на вход первого, ведущего плеча, с выхода которого сигнал прикладывается ко входу второго, ведомого, плеча. При параллельном управлении возможно использование как режима А, так и режима В; при последовательном – только режима А изза того, что форма сигналов на входах плеч должна быть одинаковой. Параллельное управление может быть однофазным, когда сигнал подается от обычного однотактного источника, а для противофазной работы плеч требуются транзисторы с разным типом проводимости (рпр и прп) и двухфазным, когда применяются однотипные УЭ, а для получения двухфазного напряжения сигнала используются фазоинверсные каскады или трехобмоточные трансформаторы.
3. двухтактный трансформаторный каскад
принципиальная схема которого приведена на рис.
общие выводы длядвухтактных каскадов:
1. В выходном токе происходит компенсация четных гармоник, а следовательно, уменьшаются нелинейные искажения.
2. На выходе каскада компенсируются помехи, наводимые синфазно; прежде всего, снижается чувствительность к пульсациям ИП, что связано с одинаковым изменением токов в плечах, следовательно упрощаются фильтры в цепях питания.
3. Отсутствует постоянное подмагничивание выходного трансформатора, так как разностный ток не содержит постоянной составляющей; следовательно, уменьшаются нелинейные искажения или масса, размеры, стоимость трансформатора.
4. В цепи источника питания отсутствует ток основной частоты, следовательно снижается паразитная межкаскадная связь через ИП, а значит, упрощаются развязывающие фильтры.
4. Бестрансформаторный двухтактный каскад, свободные от недостатков трансформаторных каскадов, не уступают им в КПД за счет исключения протекания постоянной составляющей выходного тока через нагрузку.
Простейший двухтактный бестрансформаторный каскад в упрощенном виде (без цепей смещения) показан на рис. 6.19.
Это схема с параллельным управлением двухфазным напряжением. Транзисторы однотипные и включены с ОЭ.
7.6 Операційні підсилювачі. Функціональні пристрої на операційних підсилювачах
Операционные усилители - усилители постоянного тока с низкими значениями напряжения смещения нуля и входных токов и с высоким коэффициентом усиления.
Входной каскад ОУ выполняется в виде дифференциального усилителя, так что операционный усилитель имеет два входа. Выходное напряжение Uвых находится в одной фазе с разностью входных напряжений: Uвых = U1 - U2. ОУ почти всегда охвачен глубокой отрицательной обратной связью, свойства которой и определяют свойства схемы с ОУ.
Сумматор
Для суммирования нескольких напряжений можно применить операционный усилитель в инвертирующем включении. Входные напряжения через добавочные резисторы подаются на инвертирующий вход усилителя (рис. 3). Uвых / R = -(U1/R1 + U2/R2 + ... + Un/Rn).
Схема инвертирующего сумматора
Схема инвертирующего интегратора
Дифференциатор
Применение первого закона Кирхгофа для инвертирующего входа ОУ в этом случае дает следующее соотношение:
Функциональный преобразователь обеспечивают нелинейную зависимость входного и выходного напряжений. Такие преобразователи представляют собой масштабные усилители, цепи обратной связи которых выполнены в виде сложных делителей, содержащих линейные и нелинейные элементы.
Генератор прямоугольного и треугольного напряжений
Есть генератор, на одном из выходов которого формируются прямоугольные, а на другом – треугольные колебания (рис. 5). Здесь на усилителе ОУ1 выполнен неинвертирующий триггер Шмитта, а на ОУ2 – интегратор.
7.7 Генерація коливань. Баланс амплітуд, баланс фаз. Генератори
ќ *β=1; |ќ|*|β|* exp( j (φk+ φ β) =1; φk+ φ β = 2πn (n=0.1.2…) Баланс фаз
|ќ| *|β| = 1 - баланс амплітуд- равенство амплитуды колебаний в колебательной (резонансной) цепи генератора амплитуде колебаний, создаваемых в этой цепи усилительным прибором благодаря обратной связи; одно из условий действия генератора с самовозбуждением; соответствует равенству энергии, теряемой в колебательной цепи автогенератора (вместе с подключенной к ней нагрузкой), и энергии, получаемой от усилительного прибора за счет источника питания и благодаря обратной связи.
Электронные генераторы — большое множество устройств в радиотехнике и электронике (радиоэлектронике). Генератор представляет собой электронный усилитель охваченный цепью положительной обратной связи с фильтром.
По форме выходного сигнала:
Синусоидальных (гармонических) колебаний (сигналов) (генератор Мейснера, генератор Хартли (индуктивная трёхточка), генератор Колпитца (ёмкостная трёхточка) и др.)[1]
Прямоугольных импульсов — мультивибратор
Функциональный генератор — прямоугольных, треугольных и синусоидальных импульсов
По частотному диапазону:
Низкочастотные
Высокочастотные
По принципу работы:
Стабилизированные кварцевым резонатором
Блокинг-генератор
RC-генератор
По назначению:
Генератор тактовых импульсов
Большинство генераторов являются преобразователями постоянного тока в переменный ток. Маломощные генераторы строят на однотактных усилительных каскадах. Более мощные однофазные генераторы строят на двухтактных (полумостовых) усилительных каскадах, которые имеют больший КПД и позволяют на транзисторах той же мощности построить генератор с приблизительно вдвое большей мощностью. Однофазные генераторы ещё большей мощности строят по четырёхтактной (полномостовой) схеме, которая позволяет приблизительно ещё вдвое увеличить мощность генератора. Ещё большую мощность имеют двухфазные и трёхфазные двухтактные (полумостовые) и четырёхтактные (полномостовые) генераторы. Мощные преобразователи называются силовыми инверторами и относятся к силовой электронике.
Цепи положительной обратной связи выполняют две функции: сдвиг сигнала по фазе для получения петлевого сдвига близкого к n*2π и фильтра, пропускающего нужную частоту. Функции сдвига фазы и фильтра могут быть распределены на две составные части генератора - на усилитель и на цепи положительной обратной связи или целиком возложены на цепи положительной обратной связи. В цепи положительной обратной связи могут стоять усилители.
Автогенератор — электрический генератор с самовозбуждением.
Автогенератор вырабатывает электрические (электромагнитные) колебания, поддерживающиеся подачей по цепи положительной обратной связи части переменного напряжения с выхода автогенератора на его вход. Это будет обеспечено тогда, когда нарастание колебательной энергии будет превосходить потери (когда петлевой коэффициент усиления больше 1). При этом амплитуда начальных колебаний будет нарастать.
Такие системы называют автоколебательными системами или автогенераторами, а генерируемые ими колебания — автоколебаниями. В них генерируются стационарные колебания, частота и форма которых определяются свойствами самой системы.
Автогенераторы применяются, например, в радиопередающих устройствах.
Блокинг-генератор — генератор кратковременных (около 1 мкс) электрических импульсов, повторяющихся через сравнительно большие интервалы. Применяются в радиотехнике и в устройствах импульсной техники.
Теоретически блокинг-генератор работает и при согласном и при встречном включении обмоток трансформатора, но это два разных генератора с разными режимами работы и с разными характеристиками.
