Н.М.Изюмов, Д.П.Линде
"ОСНОВЫ РАДИОТЕХНИКИ"
М.,Л.; "ЭНЕРГИЯ", 1965г.

ГЛАВА ДЕВЯТАЯ

УСИЛИТЕЛИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИЙ

9-1. 

НАЗНАЧЕНИЕ И КЛАССИФИКАЦИЯ УСИЛИТЕЛЕЙ

Усилителем называется устройство, которое позволяет получить электрические колебания большей мощности, чем мощность колебаний, управляющих его работой. Получаемая от усилителя энергия электрических колебаний создается за счет расхода энергии источника питания усилителя. Преобразователем энергии постоянного тока источника питания в энергию усиленных колебаний служит электронная лампа или транзистор, которые управляются усиливаемыми колебаниями.

Зажимы усилителя, к которым подводятся управляющие колебания, называются входными зажимами, или, короче, входом усилителя. Источник усиливаемых колебаний (источник сигнала) создает на входе переменное напряжение с амплитудой Um1 (рис. 9-1). Для источника усиливаемых колебаний сам усилитель представляет собой некоторое сопротивление Rвх., называемое входным сопротивлением усилителя.

Рис. 9-1. Структурная схема включения усилителя.

Конечно, входное сопротивление служит лишь мерой для оценки той нагрузки, которую испытывает источник сигнала, воздействующий, например, на промежуток сетка-катод лампы или на электронно-дырочный переход полупроводникового прибора и расходующий мощность Pвх.. Заменяя условно истинный потребитель на входе простым активным сопротивлением Rвх., мы определим величину этого сопротивления из соотношения

(9-1)

Пусть, например, амплитуда входного напряжения Um1 = 1 мВ = 1·10 -3В, а мощность, расходуемая при этом на входе, Pвх = 10 -11Вт. Тогда входное сопротивление

 

Выгодно иметь входное сопротивление по возможности большим, чтобы уменьшить расход мощности источника сигнала; однако не всегда удается создать усилитель с большим входным сопротивлением.

К выходным зажимам усилителя присоединяется сопротивление Rн, которое мы называем нагрузочным сопротивлением или сопротивлением-потребителем. На нем создается переменное напряжение Um2 и выделяется мощность усиленных колебаний

(9-2)

Для оценки успешности работы усилителя вводится понятие о коэффициенте усиления по мощности

(9-3)

Однако, как мы увидим ниже, это не единственный показатель работы усилителя.

В большинстве приборов радиоэлектронной техники требуется коэффициент усиления, недостижимый для одной лампы или одного транзистора. Тогда усилитель составляется из нескольких усилительных каскадов. Усилительным каскадом называют сочетание лампы (или транзистора) со всеми относящимися к ней элементами схемы, определяющими режим и результат работы. Колебания, усиленные первым каскадом, подаются на вход второго каскада и т.д. Источники же питания в большинстве случаев являются общими для всех каскадов усилителя.

В радиовещательных приемниках задача последнего, так называемого выходного (или оконечного) каскада состоит в том, чтобы отдать нагрузочному сопротивлению (например, громкоговорителю) мощность, требуемую для его нормальной работы, т.е. обеспечить должные амплитуды напряжения на потребителе и тока в нем.

Предыдущие каскады имеют задачу обеспечить достаточное воздействие сигнала на вход последнего каскада, чтобы он отдал потребителю требуемую мощность. Эти каскады можно назвать каскадами предварительного усиления. Если речь идет об усилителе на электронных лампах, работающих без токов в цепях сеток (в области отрицательных сеточных смещений), то такие лампы, как мы знаем, управляются переменным напряжением (см. рис. 8-16 или 8-18). В таком случае оценивать успешность работы каскада следует коэффициентом усиления по напряжению, т.е. отношением амплитуды выходного напряжения каскада к амплитуде его входного напряжения:

(9-4)

Разумеется, в таком каскаде мощность на выходе обязательно должна быть больше мощности на входе. Именно этим активный каскад отличается от пассивного четырехполюсника (например, простого трансформатора), который может повысить напряжение, но не увеличивает мощности.

Коэффициент усиления по мощности связан с коэффициентом усиления по напряжению. Если в выражение (9-3) подставить значения Pвх. и Pвых. из формул (9-1) и (9-2), то получим:

(9-5)

При малом значении сопротивления нагрузки по сравнению с входным сопротивлением (Rн<Rвх.) усиление по мощности может быть получено даже в тех каскадах, где коэффициент усиления по напряжению меньше единицы. К таким каскадам часто относятся выходные каскады, работающие на громкоговоритель с малым сопротивлением. Мощность в этом случае достигает требуемой величины благодаря большой амплитуде тока в потребителе.

Каскады на транзисторах, в отличие от ламповых каскадов, вообще не могут работать при отсутствии тока во входной цепи. Поэтому для них существенным показателем успешности работы служит также коэффициент усиления по току

(9-6)

где Im2 - амплитуда тока в нагрузочном сопротивлении, а Im1 - амплитуда тока во входной цепи.

Нетрудно понять, что коэффициент усиления по мощности (при активных выходном и входном сопротивлениях) равен произведению коэффициентов усиления по напряжению и по току:

(9-7)

Для многокаскадного усилителя общий коэффициент усиления равен, естественно, произведению "одноименных" коэффициентов усиления, т.е.

 

Таковы общие соображения о задачах, выполняемых усилителями. Радиопередатчики и радиоприемники имеют дело с сигналами по меньшей мере двух областей частот: с радиочастотными сигналами и с сигналами управляющей частоты. Радиочастота свойственна волнам, излучаемым антенной передатчика и воздействующим на приемную антенну. Но для того, чтобы радиоволны содержали в себе сообщение, в передатчике они подвергаются управлению со стороны сигналов первичной формы. Процесс управления назовем модуляцией, первичным же сигналом при радиотелефонии являются токи разговорной (звуковой) частоты, создаваемые микрофоном абонента, а в телевидении - импульсы изображения (видеоимпульсы), создаваемые передающей телевизионной трубкой.

В приемнике необходим обратный процесс: принимаемые сигналы радиочастоты необходимо превратить обратно в сигналы первичной формы; этот процесс назовем детектированием. Сигналы первичной формы воздействуют на громкоговоритель или управляют лучом кинескопа. Как в передатчике, так и в приемнике приходится, очевидно, усиливать и радиосигналы, и первичные (управляющие) сигналы. Чтобы разделить эти два класса усилителей, дадим усилителям радиосигналов название усилители высокой частоты, а усилителям сигналов первичной формы - усилители низкой частоты. Необходимо помнить, что здесь понятие "высокая" и "низкая" частота справедливы только при сравнении радиосигнала с первичным сигналом. По абсолютной же величине составляющие колебания, например, первичного телевизионного сигнала могут иметь достаточно высокие (и одновременно очень низкие) частоты. В радиотелефонии понятие "низкие частоты" можно считать тождественным понятию "звуковые частоты".

Приняв такую классификацию, мы начнем рассмотрение усилителей низкой частоты.

В этой главе:
9-1. НАЗНАЧЕНИЕ И КЛАССИФИКАЦИЯ УСИЛИТЕЛЕЙ
9-2. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ УСИЛИТЕЛЯХ НИЗКОЙ ЧАСТОТЫ
9-3. ЛАМПОВЫЕ УСИЛИТЕЛИ НИЗКОЙ ЧАСТОТЫ НА СОПРОТИВЛЕНИЯХ
9-4. ТРАНЗИСТОРНЫЕ УСИЛИТЕЛИ НИЗКОЙ ЧАСТОТЫ НА СОПРОТИВЛЕНИЯХ
9-5. СТАБИЛИЗАЦИЯ ПИТАНИЯ ТРАНЗИСТОРНЫХ УСИЛИТЕЛЕЙ
9-6. ВЫХОДНЫЕ КАСКАДЫ УСИЛИТЕЛЕЙ НИЗКОЙ ЧАСТОТЫ
9-7. ПРЕДМОЩНЫЕ КАСКАДЫ. ОБРАТНАЯ СВЯЗЬ В УСИЛИТЕЛЯХ
9-8. УСИЛИТЕЛИ ВЫСОКОЙ ЧАСТОТЫ
9-9. УСИЛИТЕЛИ ПРОМЕЖУТОЧНОЙ ЧАСТОТЫ
9-10. СОБСТВЕННЫЕ ШУМЫ УСИЛИТЕЛЕЙ
9-11. ЗАДАЧИ МИНИАТЮРИЗАЦИИ
ДИНАМО-МАШИНА - походное зарядное устройство!

До пяти минут связи хватает подзарядки мобильного телефона если вращать ручку динамо-машины в течение...

Удобная почтовая доставка не только по России...

 
Более 3000 типов оригинальных аккумуляторов...

...для смартфонов и мобильных телефонов LG, Samsung, Motorola, Nokia, Sony Ericsson и др.

Доставка почтой, курьером...

webmaster@radio-1895.ru