Усиление - это процесс увеличения мощности сигнала за счет увеличения амплитуды данного сигнала без изменения его характеристик. RC-связанный усилитель - это часть многокаскадного усилителя, в котором разные каскады усилителей соединены с использованием комбинации резистора и конденсатора. Схема усилителя является одним из основные схемы в электронике.
Усилитель, полностью основанный на транзисторе, в основном известен как транзисторный усилитель. Входной сигнал может быть сигналом тока, сигналом напряжения или сигналом мощности. Усилитель будет усиливать сигнал без изменения его характеристик, а на выходе будет измененная версия входного сигнала. Применение усилителей очень разнообразно. В основном они используются в аудио и видео инструментах, средствах связи, контроллерах и т. Д.
Одноступенчатый усилитель с общим эмиттером:
Принципиальная схема одноступенчатого транзисторного усилителя с общим эмиттером представлена ниже:
Одноступенчатый RC-усилитель с общим эмиттером
Описание схемы
Одноступенчатый RC-усилитель с общим эмиттером представляет собой простую и элементарную схему усилителя. Основное назначение этой схемы - предварительное усиление, то есть сделать слабые сигналы достаточно сильными для дальнейшего усиления. При правильной конструкции этот RC-усилитель может обеспечить отличные характеристики сигнала.
Конденсатор Cin на входе действует как фильтр, который используется для блокировки постоянного напряжения и пропускает только переменное напряжение на транзистор. Если какое-либо внешнее напряжение постоянного тока достигает базы транзистора, это изменяет условия смещения и влияет на характеристики усилителя.
Резисторы R1 и R2 используются для обеспечения правильного смещения биполярного транзистора. R1 и R2 образуют цепь смещения, которая обеспечивает необходимое базовое напряжение для управления неактивной областью транзистора.
Область между областью отсечки и насыщения называется активной областью. Область, в которой работа биполярного транзистора полностью отключена, называется областью отсечки, а область, в которой транзистор полностью включен, называется областью насыщения.
Резисторы Rc и Re используются для понижения напряжения Vcc. Резистор Rc - коллекторный, а Re - эмиттерный. Оба выбраны таким образом, чтобы оба должны были снизить напряжение Vcc на 50% в приведенной выше схеме. Конденсатор эмиттера Ce и резистор эмиттера устраняют отрицательную обратную связь, чтобы сделать работу схемы более стабильной.
Двухкаскадный усилитель с общим эмиттером:
Схема ниже представляет собой двухкаскадный транзисторный усилитель с общим эмиттером, в котором резистор R используется в качестве нагрузки, а конденсатор C используется в качестве элемента связи между двумя каскадами схемы усилителя.
Двухкаскадный RC-усилитель с общим эмиттером
Описание схемы:
При вводе переменного тока. сигнал подается на базу транзистора 1улкаскад RC-связанного усилителя, от функционального генератора, он затем усиливается на выходе 1-го каскада. Это усиленное напряжение подается на базу следующего каскада усилителя через разделительный конденсатор Cout, где оно дополнительно усиливается и снова появляется на выходе второго каскада.
Таким образом, последовательные стадии усиливают сигнал, и общее усиление повышается до желаемого уровня. Гораздо более высокий коэффициент усиления можно получить, последовательно подключив несколько каскадов усилителя.
Резистивно-емкостная (RC) связь в усилителях наиболее широко используется для подключения выхода первого каскада к входу (базе) второго каскада и так далее. Этот тип связи наиболее популярен, поскольку он дешев и обеспечивает постоянное усиление в широком диапазоне частот.
Транзистор как усилители
Зная о различных схемах усилителей с RC-цепочкой, важно знать основы транзисторов как усилители. Обычно используются три конфигурации биполярных транзисторов: транзистор с общей базой (CB), транзистор с общим эмиттером (CE) и транзисторы с общим коллектором (CE). Кроме транзисторов, операционные усилители также может быть использован в целях усиления.
- Общий эмиттер Конфигурация обычно используется в приложении аудиоусилителя, потому что общий эмиттер имеет положительное усиление, а также больше единицы. В этой конфигурации эмиттер заземлен и имеет высокое входное сопротивление. Выходное сопротивление будет средним. Большинство из этих типов приложений транзисторных усилителей обычно используются в Радиосвязь и волоконно-оптическая связь (OFC).
- Общая базовая конфигурация имеет коэффициент усиления меньше единицы. В этой конфигурации коллектор подключен к земле. У нас низкий выходной импеданс и высокий входной импеданс в конфигурации с общей базой.
- Общий коллектор конфигурация также известна как эмиттер-повторитель потому что вход, подаваемый на общий эмиттер, появляется на выходе общего коллектора. В этой конфигурации коллектор подключен к земле. У него низкий выходной импеданс и высокий входной импеданс. Его коэффициент усиления почти равен единице.
Основные параметры транзисторного усилителя
Перед выбором усилителя необходимо учитывать следующие характеристики. Хороший усилитель должен иметь все следующие характеристики:
- Он должен иметь высокое входное сопротивление.
- Он должен иметь высокую стабильность
- Он должен иметь высокую линейность
- Он должен иметь высокий коэффициент усиления и пропускную способность.
- Должен иметь высокую эффективность
Пропускная способность:
Диапазон частот, который схема усилителя может усилить должным образом, называется полосой пропускания этого конкретного усилителя. Кривая ниже представляет частотный отклик однокаскадного RC-связанного усилителя.
Связанная частотная характеристика R C
Кривая, которая представляет изменение коэффициента усиления усилителя в зависимости от частоты, называется кривой частотной характеристики. Полоса пропускания измеряется между точками нижней половины мощности и верхней половины мощности. Точка P1 - это нижняя половина мощности, а P2 - верхняя половина мощности соответственно. Хороший звуковой усилитель должен иметь полосу пропускания от 20 Гц до 20 кГц, потому что это диапазон частот, который слышен.
Прирост:
Коэффициент усиления усилителя определяется как отношение выходной мощности к входной. Усиление может быть выражено в децибелах (дБ) или в числах. Коэффициент усиления показывает, насколько усилитель может усилить подаваемый на него сигнал.
Приведенное ниже уравнение представляет собой увеличение числа:
G = надутый / штифт
Где Pout - выходная мощность усилителя.
Вывод - это входная мощность усилителя.
Приведенное ниже уравнение представляет усиление в децибелах (ДБ):
Прирост в DB = 10log (Pout / Pin)
Коэффициент усиления также можно выразить в напряжении и токе. Коэффициент усиления по напряжению - это отношение выходного напряжения к входному напряжению, а коэффициент усиления по току - это отношение выходного тока к входному току. Уравнение для увеличения напряжения и тока показано ниже.
Прирост напряжения = выходное напряжение / входное напряжение
Коэффициент усиления по току = выходной ток / входной ток
Высокое входное сопротивление:
Входной импеданс - это импеданс, который обеспечивается схемой усилителя, когда она подключена к источнику напряжения. Транзисторный усилитель должен иметь высокое входное сопротивление, чтобы не допустить его нагрузки на источник входного напряжения. Это причина высокого импеданса усилителя.
Шум:
Шум относится к нежелательным колебаниям или частотам, присутствующим в сигнале. Это может быть связано с взаимодействием между двумя или более сигналами, присутствующими в системе, отказами компонентов, конструктивными недостатками, внешними помехами или, возможно, с некоторыми компонентами, используемыми в схеме усилителя.
Линейность:
Усилитель называется линейным, если существует линейная зависимость между входной и выходной мощностью. Линейность представляет собой равномерность усиления. Практически невозможно получить 100% линейность, поскольку в усилителях используются активные устройства, такие как BJT, JFET или MOSFET, которые имеют тенденцию терять усиление на высоких частотах из-за внутренней паразитной емкости. В дополнение к этому, входные развязывающие конденсаторы постоянного тока устанавливают более низкую частоту среза.
Эффективность:
Эффективность усилителя показывает, как усилитель может эффективно использовать источник питания. А также измеряет, сколько мощности от источника питания выгодно преобразовано на выходе.
Эффективность обычно выражается в процентах, а уравнение для эффективности выражается как (Pout / Ps) x 100. Где Pout - выходная мощность, а Ps - мощность, потребляемая от источника питания.
Транзисторный усилитель класса A имеет КПД 25% и обеспечивает отличное воспроизведение сигнала, но очень низкий КПД. Усилитель класса C имеет КПД до 90%, но воспроизведение сигнала плохое. Класс AB находится между усилителями класса A и класса C, поэтому он обычно используется в аудио усилитель Приложения. Этот усилитель имеет КПД до 55%.
Скорость нарастания:
Скорость нарастания усилителя - это максимальная скорость изменения выходной мощности в единицу времени. Он показывает, насколько быстро выходной сигнал усилителя может быть изменен в ответ на изменение входа.
Стабильность:
Стабильность - это способность усилителя противостоять колебаниям. Обычно проблемы со стабильностью возникают при работе на высоких частотах, близких к 20 кГц в случае звуковых усилителей. Колебания могут быть большой или малой амплитуды.
Я надеюсь, что эта основная, но важная тема электронные проекты был покрыт обширной информацией. Вот вам простой вопрос - для чего используется общая конфигурация сборщика и почему?
Дайте свои ответы в разделе комментариев ниже.
