Содержание

Введение………………………………………………………………… …3

1. Основные соотношения…………………………………………………4

2. Каскад с трехэлектроднами лампами……………………………… …11

3. Каскад с экранированными лампами………………………………… .13

4. Каскад с транзисторами…………………………………………………14

Заключение………………………………………………………………… 16

Литература………………………………………………………………… .17

Введение

В современной технике широко используется принцип управления энергией, позволяющий при помощи затраты небольшого количества ее управлять энергией во много раз большей. Форма как управляемой, так и управляющей энергии может быть любой: механической, электрической, световой, тепловой и т. д.

Частный случай управления энергией, при котором процесс управления является непрерывным, плавным и однозначным, называют усилением; устройство, осуществляющее такое управление, называют усилителем.

Очень широкое применение в современной технике имеют усилители, у которых как управляющая, так и управляемая энергия представляют собой электрическую энергию. Такие усилители называют усилителями электрических сигналов.

Управляющий источник электрической энергии, от которого усиливаемые электрические колебания поступают на усилитель, называют источником сигнала, а цепь усилителя, в которую эти колебания вводятся, – входной цепью или входом усилителя. Источник, от которого усилитель получает энергию, преобразуемую им в усиленные электрические колебания, называют основным источником питания. Кроме него, усилитель может иметь и другие источники питания, энергия которых не преобразуется в усиливаемые колебания. Устройство, являющееся потребителем усиленных колебаний называют нагрузкой усилителя или просто нагрузкой; цепь усилителя, к которой подключается нагрузка, называют выходной цепью или выходом усилителя.

Усилители электрических сигналов, называемые в дальнейшем для сокращения усилителями, применяются во многих областях современной науки и техники. Особенно широкое применение усилители имеют в радиосвязи и радиовещании, радиолокации, радионавигации, радиопеленгации, телевидении, звуковом кино, дальней проводной связи, технике радиоизмерений, где они являются основой построения всей аппаратуры.

Режим В из-за высокого кпд широко применяется в каскадах мощного усиления.

1. Основные положения

В каскаде, работающем в режиме В, плечи двухтактной схемы работают поочередно, каждое в течение полупериода сигнала, отключаясь от схемы на вторую половину периода. Это является особенностью такого каскада и может вызвать появление в схеме переходных процессов. Увеличивающих искажения усиливаемых сигналов.

Для упрощения анализа трансформаторного каскада, работающего в режиме В, удобно привести его схему к одной половинке первичной обмотки выходного трансформатора и считать, что на эту половинку работает один усилительный элемент в течение всего периода сигнала. Все расчеты тогда можно будет производить для половины периода сигнала по семейству характеристик одного усилительного элемента, получая при этом данные, относящиеся ко всему каскаду за период.

При прямолинейных статических выходных характеристиках усилительного элемента, работающего в режиме В (рис. 1)

Рис. 1. Анализ свойств каскада мощного усиления в режиме В:

а) статические характеристики и динамическая выходная характеристика;

б) зависимость тока i0 потребляемого от источника питания, от времени;

в) зависимость тока в нагрузке iн от времени

и синусоидальном входом напряжении среднее значение тока, потребляемого каскадом от источника питания выходной цепи Iср, и амплитуду первой гармоники выходного тока I1м каскада, найдем удвоив значения первых двух членов ряда (1)

Iвых=0,318 I’макс + 0,5 I’макс cos wt + 0,212 I’макс cos 2wt –

– 0,0424 I’макс cos 4 wt + 0,0182 I’макс cos 6wt – …=

= Iср + I1м cos wt + I2м cos 2wt – I4м cos 4wt + I6м cos 6wt -… (1),

относящегося к одному плечу двухтактной схемы:

. (2)

Потребляемая от источника питания выходной цепи мощность P0 и отдаваемая усилительными элементами мощность P~ за каждый из полупериодов, а следовательно, и за весь период будут равны:

(3)

где R~n – сопротивление нагрузки одного плеча схемы для переменного тока.

Отсюда кпд выходной цепи в режиме В

(4)

где – коэффициент использования напряжения источника питания выходной цепи.

Выделяемая на выходном электроде одного усилительного элемента мощность определится как полуразность потребляемой и отдаваемой мощностей:

P=0,5(P0 – P~)=0,318I’максUo – 0,25I’2максR~n (5)

Первый член этого выражения пропорционален первой степени амплитуды сигнала, второй – ее квадрату. При определенной амплитуде сигнала выделяемая на выходном электроде мощность достигает наибольшего значения (рис. 2);

Рис. 2. Зависимость мощности, выделяющейся на

выходном электроде усилительного элемента, работающего

в режиме В, от амплитуды входного сигнала

для определения условий, при которых это имеет место, заменим в (5) I’макс через Uвых.м и R~n, после чего это выражение можно представить в виде

. (6)

Дифференцируя выражение в скобках по и приравнивая производную нулю, найдем, что P достигает наибольшей аеличины при значении , равном

; . (7)

При этом кпд выходной цепи составляет

, (8)

а следовательно, мощность, выделяемая на выходном электроде, равна отдаваемой.

Если каскад мощного усиления работает в режиме В с изменяющейся в широких пределах амплитудой входного сигнала, изменяется пропорционально сигналу. В этом случае, если при максимальном расчетном сигнале , максимальная мощность выделяется на выходном электроде при максимальном сигнале и ее находят по формуле (5), подставив в формулу I’макс, соответствующее максимальному расчетному сигналу. Если же при максимальном расчетном сигнале , максимальная мощность на выходном электроде выделяется при амплитуде сигнала, соответствующей . В этом случае максимальную мощность, выделяющуюся на выходном электроде, также находят по формуле (5), но в формулу подставляют I’макс, соответствующий .