Оконечные каскады усиления

Тема:

После изучения темы студент должен знать :

1. Определение оконечного каскада усиления.

2. Назначение оконечных каскадов усиления.

3. Классификация оконечных каскадов усиления.

4. Основные показатели работы оконечных каскадов усиления.

5. Достоинства и недостатки различных схем оконечных каскадов усиления.

После изучения темы студент должен уметь :

• Читать принципиальные схемы ОКУ.
• Готовить практические схемы ОКУ к работе.
• Подключать на вход ОКУ источник усиливаемого сигнала, на выход ОКУ – полезную нагрузку.
• С помощью измерительных приборов определять основные показатели работы ОКУ.

Учебные вопросы:

• Определение ОКУ. Назначение ОКУ. Требования, предъявляемые к ОКУ.
• Классификация ОКУ.
• Однотактные ОКУ.
• Двухтактные ОКУ.
• Демонстрация работы однотактных и двухтактных ОКУ.
• Определение основных показателей работы ОКУ.
• Закрепление пройденного материала путем просмотра видеофильма.

Определение ОКУ

Назначение ОКУ

Требования к ОКУ

1

ОКУ предназначен для основного усиления полезного электрического сигнала по мощности с минимальными искажениями этого сигнала и с максимально возможным коэффициентом полезного действия.

В зависимости от назначения усилителя ОКУ может быть один или два.

В литературе можно встретить и другое название оконечных каскадов усиления:

• выходные каскады;
• выходной усилитель;
• усилитель мощности;
• мощностной усилитель.

Сигнал с выхода ОКУ поступает на полезную нагрузку. Это то устройство, ради нормальной работы которого и необходим усилитель. Полезной нагрузкой могут служить, например: головные телефоны, громкоговоритель, акустические колонки, измерительные приборы, электроклапаны, двигатели, электромагниты, входные цепи линий связи, входные цепи (модуляторы) радиопередатчиков и т.д.

В каждом каскаде усиления также в обязательном порядке есть нагрузка. Иногда её называют конструктивной. Она предназначена для выделения на ней усиленного данным каскадом полезного электрического сигнала. В качестве конструктивной нагрузки каскада усиления могут, например, быть резисторы, обмотки трансформаторов, колебательные контуры и т.д.

Требования к оконечным каскадам

Оконечный каскад усиления должен обеспечить требуемый уровень сигнала в нагрузке при допустимых линейных и нелинейных искажениях. При активной нагрузке оконечный каскад должен обеспечивать необходимую мощность сигнала, а при реактивной (например, емкостной) - необходимое выходное напряжение.

Оконечные каскады работают при высоком уровне сигнала, что вызывает необходимость использовать мощные УЭ с высоким потреблением энергии от источника питания.

В этом случае важно снизить мощность, рассеиваемую на УЭ, и обеспечить их удовлетворительный температурный режим, получить более высокий к.п.д. и повысить экономичность усилителя. Получение в оконечном каскаде требуемых выходной мощности и к.п.д. при минимальных нелинейных искажениях достигается выбором типа УЭ, способа его включения и режима работы, а также вида межкаскадной связи.

Для получения наибольшего усиления по мощности УЭ включают с общим эмиттирующим электродом.

Включение транзистора с ОБ позволяет снизить уровень нелинейных искажений. Однако, получаемый меньший коэффициент усиления по мощности требует большего усиления в предоконечном каскаде усилителя.

Включение транзистора с ОК обеспечивает согласование выходного сопротивления каскада с малым сопротивлением нагрузки.

Электронные лампы в оконечных каскадах обычно включают с общим катодом, при котором обеспечивается возбуждение каскада сигналом с малой амплитудой.

Классификация ОКУ

2

В зависимости от назначения усилителя, требованиям, предъявляемым к показателям его работы, оконечные каскады усиления могут выполняться по различным принципиальным схемам.

Их можно классифицировать по многим признакам, основными из которых являются:

I . В зависимости от применяемых усилительных элементов:

- ОКУ на биполярных транзисторах;

- ОКУ на полевых транзисторах;

- ОКУ на электронных лампах.

II . В зависимости от схем построения и режима работы усилительного элемента:

- однотактные ОКУ;

• двухтактные ОКУ.

III . В зависимости от наличия в схеме трансформатора:

- трансформаторные ОКУ;

• бестрансформаторные ОКУ.

IV . В зависимости от количества источников питания:

- с одним источником питания;

- с двумя источниками питания.

V . В зависимости от способа управления усилительными элементами ОКУ:

- с параллельным управлением;

• с последовательным управлением.

Ниже проведем анализ работы типовых схем ОКУ, изученных ранее, определим основные показатели их работы.

Однотактные ОКУ

3

Однотактный ОКУ на БПТ обратной проводимости, в котором выбор рабочей точки осуществлен гасящим резистором, полезная нагрузка совмещена с конструктивной нагрузкой (включена в выходную цепь усилительного элемента).

Однотактный ОКУ на БПТ обратной проводимости, в котором выбор рабочей точки осуществлен гасящим резистором, полезная нагрузка включена через цепь согласования (разделительный конденсатор С2)

Однотактный ОКУ на БПТ обратной проводимости, трансформаторный, в котором выбор рабочей точки осуществлен гасящим резистором

Однотактный ОКУ на БПТ обратной проводимости, в котором выбор рабочей точки осуществлен делителем напряжения, полезная нагрузка включена через цепь согласования (разделительный конденсатор С2)

Двухтактные ОКУ

4

Двухтактный ОКУ на БПТ обратной проводимости, трансформаторный, в котором выбор рабочей точки осуществлен подбором витков вторичных обмоток трансформатора Тр 1

Двухтактный ОКУ на БПТ одинаковой структуры (обратной проводимости), бестрансформаторный, на схеме не показаны элементы выбора рабочей точки. Управление от ФИКУ

Двухтактный ОКУ на разноструктурных усилительных элементах, бестрансформаторный, с двумя источниками питания. на схеме не показаны элементы выбора рабочей точки.

Двухтактный ОКУ на разноструктурных усилительных элементах, бестрансформаторный, с одним источником питания.

На схеме не показаны элементы выбора рабочей точки.

Двухтактный ОКУ на разноструктурных усилительных элементах, бестрансформаторный, с одним источником питания, с разделительным конденсатором в цепи полезной нагрузки.

На схеме не показаны элементы выбора рабочей точки.

5

Демонстрация работы однотактных и двухтактных ОКУ

6

Определение основных показателей работы ОКУ

Коэффициент усиления

усилителя по напряжению

Коэффициент усиления

усилителя по току

Коэффициент усиления

усилителя по мощности

Коэффициент полезного действия

Схема № 1

Схема № 1

Схема № 2

Схема № 2

Схема № 3

Схема № 4

Схема № 4

Схема № 5

Схема № 5

Просмотр видеофильма:

«Транзистор.

Усилитель на транзисторе»

Автор: Павел Андреевич Виктор ,

советский и украинский учитель.

Заслуженный учитель Украины.

Кандидат физико-математических наук.

Литература:

• Фролов В.А. Электронная техника. Часть 2. М.: ФГБОУ «УМЦ по образованию на железнодорожном транспорте» 2015 г. Стр. 6 – 135.

2. Мизерная З.А. Электронная техника. М.: Маршрут. 2006 г. Стр. 265 – 301.

3. Бодиловский В.Г. Полупроводниковые и электровакуумные приборы в устройствах автоматики, телемеханики и связи. М.: Транспорт. 1986. Стр. 363 – 375.

• Москатов Е.А. Электронная техника. Таганрог.

2004 г. Стр. 81 – 98.

• Атанас Шишков. София. Государственное издательство «Техника». 1983 г. Стр. 114 – 161.

5. Е. Айсберг. Транзистор?.. Это очень просто! М.: «Энергия». 1972 г. Стр. 77 – 115.

Интернет-ресурсы:

1. Виртуальная электронная лаборатория (программа Electronics Workbench , версия EWB -5.12). http://soft.sibnet.ru/soft/25729-electronic-workbench-5-12/

2. Электроника начинающим. http://begin.esxema.ru

3. Радиоэлектроника для новичка. http://go-radio.ru

4. Радиолюбитель – Radio-stv.ru. http://radio-stv.ru

5. Мастер Кит. https://masterkit.ru

6. Сайт Паяльник. http://cxem.net

• Паятель. ru . http://www.payatel.ru

• Сайт юного радиолюбителя. http://unradio.ru

• Учебные фильмы: https://www.ssyoutube.com/watch?v=kBolzQc4j3c

https://www.youtube.com/watch?v=pvATt14kGVg

10. Радиоэлектроника начинающим и не только.

http://lessonradio.narod.ru

• Практическая электроника. http://www.meanders.ru

• МП-16. http://mp16.ru

Интернет-ресурсы:

1. Виртуальная электронная лаборатория (программа Electronics

Workbench, версия EWB-5.12).

http://soft.sibnet.ru/soft/25729-electronic-workbench-5-12/

2. Электроника начинающим. http://begin.esxema.ru

3. Радиоэлектроника для новичка. http://go-radio.ru

4. Радиолюбитель – Radio-stv.ru. http://radio-stv.ru

5. Мастер Кит. https://masterkit.ru

6. Сайт Паяльник. http://cxem.net

7. Паятель. ru . http://www.payatel.ru

8. Сайт юного радиолюбителя. http://unradio.ru

9. Учебные фильмы. https://www.youtube.com/watch?v=2fpLEAX3-e8

10. Радиоэлектроника начинающим и не только.

http://lessonradio.narod.ru

11. Практическая электроника. http://www.meanders.ru

12. МП-16. http://mp16.ru

Если нет вопросов:

- спасибо за внимание;

- приятного аппетита;

- спокойной ночи;