Кінцеві каскади - студопедія
Ті каскади, які безпосередньо з'єднуються з зовнішнім навантаженням -
і працюють на ній-кінцеві каскади.Оконечние каскади в літературі-підсилювачі мощності.Он повинен володіти мінімальним коефіцієнтом гармо-
нік при максимальному ККД.
Можуть бути підсилювачі:
-по току: виконуються у вигляді схеми з ОК.такой підсилювач зручний для роботи
на кабель (бо RВИХ ОК близько до опору кабелю-дуже маленьке)
Від одного підсилювача можна посилати сигнали з багатьох кабелям.
-по напрузі: напр.діфференціальний каскад.Осціллограф має дифф.
каскад на виході підсилювача (для переміщення променя осцилографа.
Вихідний трансформаторний каскад на одному транзисторі
Транзистор в режимі А
в певний момент часу напряж.на
навантаженні може бути в 2 рази більше напруги джерела живлення.
Недолік: через обмотку трансформатора тече постійний струм і намагнічі- кість сердечник, отже крива гистерезиса зміщується і з'являється
нелінійні спотворення сигналу (якась половина синусоїди спотворюється).
Прибираємо подмагничивание сердечніка.Постоянний ток тече через дросель Др,
а змінний через трансформатор .XL = wL можна розрахувати опір дроселя, опір навантаження XДР >> RН
Режим В (на прикладі трансформаторного каскаду).
Транзистори однієї провідності. Змішання між базою і емітором дорівнює 0. Перший трансформатор перетворює однофазний сигнал в двофазний сигнал. Так як на транзистори однієї і тієї ж провідності надійшли сигнали різної полярності - один транзистор закривається, інший відривається.
Сумарний струм (між джерелом живлення і землею):
Потужність: Po = EYср
Лінійна залежність від вхідної напруги у споживаної потужності. Квадратична залежність у корисної потужності:
ККД залежить від потужності сигналу (наілучьшій-78%).
Особливості: Потужність залежить від того, який сигнал. ККД в реальному пристрої відрізняється від теоретичного. У режимі У більше економічність (так як в паузах споживання знижується).
У режимі В форма сигналу сильно спотворюється (так як немає зсуву)
Ці спотворення можна усунути за допомогою ОС. Спотворення виникають в виділеній ділянці, де крутизна прагне 0, тому ОС не грає ролі. Вирішують питання наступним чином, дають деякий зсув: проводять дотичну і отримують напругу зсуву.
Зсув приблизно дорівнює 0,7 В. Це режим АВ (він ближче до режиму В).
Кінцевий каскад без трансформатора.
Трансформатор незручний розмірами, фазовим зрушенням і магнітним полем, тому його усунули. Діоди створюють змішання. Замість трансформатора розділовий конденсатор.
Прийнято вважати, що ні лінійні спотворення визначаються останніми транзисторами, але не в цій схемі. У цій схемі V2 і V3 включені за схемою ОК отже V1 повинен розвивати напругу трохи більше ніж в навантаженні, від V1 потрібна велика амплітуда сигналу отже він буде давати нелінійні спотворення.
Кінцевий каскад з двохполярним харчуванням.
У цій схемі не потрібен розділовий конденсатор. Тут є місток. Навантаження в дистанції. Якщо все в плечах однаково, то через навантаження струм не тече (немає сигналу, ет струму). За низці відкриваються транзістори- течуть струми. ОУ зазвичай закінчується такою схемою. Якщо ми хочемо отримати більшу потужність в навантаженні, тоді використовуємо складові транзистори. Це схема Дарлінгтона і схема Нортона. Також можна взяти дві мікросхеми і з'єднати їх разом (мостове включення).
Мостове включення підсилювачів.
Напруга на навантаженні в два рази більше ніж в першій мікросхемі, а потужність в 4 рази.
Сигнал надходить на різні входи мікросхем, з цього полярності сигналів по різні боки протилежні.
Дві схеми, що збільшують потужність ОУ.
У нормальних мікросхемах ОУ, вихідний струм не перевищує 50 мА, тому додають на вихід ОУ двотактні безтрансформаторні каскади.
R використовується щоб подати сигнал на крайовий каскад. Потрібна нова навантаження і два додаткових потужних транзистора (більш потужних ніж в ОУ).
1) Токи транзисторів зовнішніх більше струмів внутрішніх. Потужність зростає.
2) Потужність можна підвищити за рахунок підвищення напруги живлення.
Виходи ОУ не використовуються. Послідовно з виходами джерела живлення включені додаткові опору і з них знімаємо сигнали на зовнішні транзистори (вони включені за схемою ОЕ).
ОУ - підсилювач постійного струму.
Працює від як завгодно низьких частот. Підсилювачі постійного струму (УПТ).
З'являються нові параметри
-на вході 0 на виході теж 0.
Реальна характеристика буде обов'язково зміщена, причому не відомо в який бік (на вході 0, на виході Uoвих).
Uсм - то напруга яке потрібно подати на один з входів ОУ, щоб змістити характеристику в початок координат - напруга зсуву.
R2 змінний резистор, так що можна використовувати будь-який вхід і встановити 0 на виході.
Останнім часом спеціально робляться висновки для установки 0:
Цей спосіб краще так як підключаємо потенціометр на вихід а не на вхід.
Входи мікросхеми пов'язані з входами транзисторів (якихось). Без струмів вони працювати не будуть, тому обидва входи будуть пов'язані з якимись струмами. Струм інверсного входу зустрічає опору R1 і R2 отже на ньому (вході) буде напруга, а струм прямого входу нічого не зустрічає тому на ньому напруга дорівнює 0. На вході різниця потенціалів - зміщення характеристики щодо 0.
Незважаючи на те, що ОУ скоректований, він може самозбуджуватися.
1) Робота ОУ на навантаження з великою ємністю.
Ємність кабелю разом з вихідним опором створюють зайвий полюс, виникає самозбудження. Щоб це прибрати включають невеликий опір R (максимум 100 Ом). Ще включають ємність С (одиниці пФ). С - ємність обходу. Ця ємність створює нуль в функції передачі, але вона дає і полюс, але він знаходиться далеко в області ВЧ, а нуль компенсує полюс від навантаження.
Тобто отримаємо акумулятор, який повертає фазу. Можна побудувати суматор без повороту фази:
За інверсному входу коеф. посилення:
Підсилювач різниці на виході повинен давати посилений різницевий сигнал / синфазних не давати / .Нужно зробити все резистори одінаковимі.Ослабленіе синфазної складової здійснюється за допомогою R4
Недолік: --- Rвх ін = R1; Rвхні = R3 + R4, тобто вхідні опору за різними входів відрізняються. Щоб уникнути цього існує інша схема:
ІНСТРУМЕНТАЛЬНИЙ УСИЛИТЕЛЬ (ВИМІРЮВАЛЬНИЙ УСИЛИТЕЛЬ)
Це теж різницевий підсилювач (на вході 2-х опер. Повторювача). У цьому варіанті використовується просто повторювач і усувається недолік (що входить опору) однакові, і вони більше)
Насправді, є ще регулювання посилення і доп ОУ для сервісу. Це не дуже широкосмугові усілстелі.
Операційні підсилювачі з частотно-залежною ОС
Активні RC-фільтри відносяться до цих зусиль.
Розглянемо інтегратор і дифференциатор.
K2 = 1; k0 = 0 тоді: KF = K1 (р) / В (р)
Таке перетворення сигналу називається балансної модуляцією.
Мікросхема перемножителя може виявитися недостатньою високочастотної.
При балансної модуляції огинають зверху і знизу однакові, при АМ тільки верхня огинає повторює модульований сигнал, а у негативній напівхвилі огинає має дуже маленький сигнал.
Можна модулювати і демодулировать сигнал. За допомогою демодулятора відновлюють модулирующие коливання.
Вимірювання фази за допомогою перемножителя
Обидва сигнали однієї частоти, але відрізняються по фазі.
Щоб виміряти фазу, потрібно прибрати перший доданок. Для цього потрібно ФНЧ.
За допомогою перемножителя виконати операцію подвоєння частоти.
Вихідний сигнал вагається щодо постійної складової. При бажанні її можна прибрати розділовим коденсатором.
В якості несучої можна використовувати послідовність прямокутних імпульсів:
C допомогою перемножителя можна здійснити перенесення спектра частот (зрушення).
На один вхід -> fн, fн + fм, fн- fм
На інший вхід -> сума несучої і проміжної частоти fпч (посилення сигналу відбувається на проміжній частоті) У радіоприймачах fпч = 465 кГц (є домовленість, що радіостанції на такій частоті не працюють)
fн = 1000кГц fм = 5 кГц
Вибирають область НЧ, далі сигнал підсилюють, детектируют і відтворюють інформацію.
Виходу З відповідає вхід. на нього подають сигнал, керуючий компаратором.
Деякі компаратори реагують на сам імпульс, а деякі на фронт імпульсу (передній або задній)
З 2-х компараторов можна побудувати схему: компаратор з вікном
Опорні напруги знімають з дільника на 3-х резисторів.
Компаратор з позитивною ОС:
Ur1 - опорна напруга для конденсатора.
Якщо сигнал малий, то Uоп позитивно до тих пір, поки сигнал на вході не перевищить цей Uоп.
Тоді напруга на виході негативне і Uоп теж стане негативним.
Коли напруга на вході дорівнює нулю, на виході є напруга і воно не змінюється до Uвх = + Uоп. Коли U вих негативне, виникає негативне Uоп.
Отримаємо явище гістерезису.
Недоліком є частина сигналу, менше Uоп ми втрачаємо (всередині гистерезиса компаратор не чутливий). Але є хороший виграш по швидкості пеерключенія.
Така схема - тригер Шмітта.
Перевагами є те, що зменшується вплив шумів.
На базі тригера Шмітта можна побудувати мультивибратор:
Якщо поміняти місцями С і R, то ми знову отримаємо мультивибратор. (Конденсатор заряджаємо, зменшуючи напругу)
Все інверсні входи підключені до дільнику. Всі прямі об'єднуються, і на них подають сигнал.
Коли немає сигналу, то на виходах напруга дорівнює нулю. При збільшення Uсігн до 1 опорного і спрацьовує перший компаратор і т.д.