Широкополосный усилитель

Усилители мощности

Усилители напряжения

Это наиболее распространенный тип усилителей. Эти усилители имеют. большой коэффициент усиления по напряжению для обеспечения мак­симальной величины выходного напряжения. Они используются в тех случаях, когда требуется большой размах напряжения, например в пред­выходных каскадах усилителей мощности.

Эти усилители обладает большими коэффициентами усиления по мощности и по току, обеспечивая тем самым максимальную мощность выход­ного сигнала. Усилитель мощности используется в электронной системе в качестве выходного каскада для передачи мощности в нагрузку. Для стандартных электронных систем требуются следующие типичные значе­ния выходной мощности:

1. усилитель небольшого радиоприемника 200 мВ;

2. аудиосистема 100 Вт и более.

Широкополосный усилитель имеет очень широкую полосу пропускания, начинающуюся практически с нулевой частоты (постоянный ток) и про­должающуюся вплоть до частот порядка нескольких мегагерц, диапазон частот

f_в / f_н > 1000000. Столь широкая полоса пропускания достигается за счет уменьшения коэффи­циента усиления. Основной причиной, которая оказывает влияние на коэффициент усиления, это наличие паразитных емкостей, которые с внешними сопротивлениями образуют фильтр нижних частот RC (Рис.9.24).

Рис.9.24

Коэффи­циент усиления напряжения для этой схемы равен

К = К₁×К₂ = 1/јωС/(R+ 1/јωС)×K₂ = 1/(1+ јωСR) ×K₂.

Модуль коэффи­циента усиления равен

‌‌‌|К| = 1/√(1+ω²С²R²)×K₂.

При ω²С²R² = 1, ω = 2πf, f₁ = 1/2πCR, CR = 1/2πf₁

|К| = K₂/√2.

Это частота f₁ в которой коэффи­циент усиления |К| снижается на 3дб (полоса пропускания). Подставляя значение CR и ω в формулу К получим,

К = 1/(1+ ј2πf/2πf₁) ×K₂ = 1/(1+ ј(f/f₁)) ×K₂.

Отсюда

|К| = K₂/√1+(f²/f ₁²).

АЧХ имеет горизонтальную часть, за которой следует монотонное снижение Рис.9.25.

Рис. 9.25 АЧХ широкополосного усилителя

Если f<<f₁ то К = К₂. Если f >> f₁, то К = (1/f)/f₁ = f₁/f. Поэтому когда частота f увеличивается по отношению к f₁, коэффи­циент усиления напряжения уменьшается. По сравнению с УЗЧ широкополосный усилитель имеет намного более широкую полосу пропускания, но меньший коэффициент усиления. Широкополосный усилитель используется в телевизионных приемни­ках для усиления импульсных сигналов, когда приходится иметь дело с широкой полосой частот до 5 МГц и более. Такие уси­лители называются также видеоусилителями. Другие возможные при­менения широкополосных усилителей — радарная техника и усилители вертикальной развертки в осциллографах. Помимо своего основного назначения, эти усилители с успехом используются также в устройствах автоматики, и вычислительной техники, для усиления сиг­налов сложной формы с большим числом гармоник. Чем большее число гармоник представлено в сигнале, тем шире должна быть полоса пропус­кания усилителя, в противном случае возникают искажения. Для перио­дического сигнала в виде меандра с бесконечным числом гармоник теоре­тически требуется бесконечная полоса пропускания. Однако на практике высшими гармониками — выше девятого или одиннадцатого порядка — можно пренебречь без существенного изменения формы сигнала, посколь­ку эти гармоники очень малы по амплитуде.

Усилители радиочастоты (УРЧ)

УРЧ используются в радиопередатчиках и радиоприемниках. Это изби­рательные усилители, настраиваемые на одну конкретную частоту, они характеризуются очень узкой полосой пропускания и очень высоким ко­эффициентом усиления.

Типичная АЧХ усилителя радиочастоты, показанная на рис. 9.26, име­ет узкую полосу пропускания между точками по уровню 3 дБ. Здесь f₀— частота настройки усилителя. При настройке на другую частоту f^”₀ АЧХ сдвигается по оси частот вправо (штриховая линия).

Рис. 9.26. АЧХ усилителя радиочастоты.