Усилитель связи RC
Связь между сопротивлением и емкостью сокращенно называется RC-связью. Это наиболее часто используемый метод связи в усилителях.
Конструкция двухкаскадного RC-связанного усилителя
Конструктивные детали схемы двухкаскадного транзисторного усилителя с RC-связью следующие. Схема двухкаскадного усилителя имеет два транзистора, соединенных по схеме CE, и используется общий источник питания V CC . Схема делителя потенциала R 1 и R 2 и резистор R e образуют цепь смещения и стабилизации. Обходной конденсатор эмиттера C e обеспечивает сигналу путь с низким реактивным сопротивлением.
Резистор R L используется в качестве сопротивления нагрузки. Входной конденсатор С в настоящее время на начальном этапе усилитель пары переменного тока сигнала на базе транзистора. Конденсатор C C - это конденсатор связи, который соединяет два каскада и предотвращает помехи постоянного тока между каскадами, а также управляет смещением рабочей точки. На рисунке ниже показана принципиальная схема RC-усилителя.
Работа RC-связанного усилителя
Когда входной сигнал переменного тока подается на базу первого транзистора, он усиливается и появляется на нагрузке коллектора R L, которая затем проходит через разделительный конденсатор C C на следующий каскад. Он становится входом следующего каскада, усиленный выход которого снова появляется на его нагрузке коллектора. Таким образом, сигнал усиливается поэтапно.
Здесь следует отметить важный момент: общий коэффициент усиления меньше, чем произведение коэффициентов усиления отдельных ступеней. Это потому, что когда второй этап следует за первым этапом,effective load resistanceпервой ступени снижается из-за шунтирующего эффекта входного сопротивления второй ступени. Следовательно, в многокаскадном усилителе неизменным остается только коэффициент усиления последнего каскада.
Поскольку мы рассматриваем здесь двухкаскадный усилитель, выходная фаза такая же, как и входная. Потому что изменение фазы выполняется два раза двухкаскадной схемой усилителя, сконфигурированной CE.
Частотная характеристика связанного RC-усилителя
Кривая частотной характеристики - это график, который показывает взаимосвязь между усилением напряжения и функцией частоты. Частотная характеристика RC-усилителя показана на следующем графике.
Из приведенного выше графика понятно, что частота спадает или уменьшается для частот ниже 50 Гц и для частот выше 20 кГц. тогда как усиление напряжения для диапазона частот от 50 Гц до 20 кГц является постоянным.
Мы знаем это,
$$ X_C = \ frac {1} {2 \ pi f_c} $$
Это означает, что емкостное реактивное сопротивление обратно пропорционально частоте.
На низких частотах (т.е. ниже 50 Гц)
Емкостное реактивное сопротивление обратно пропорционально частоте. На низких частотах реактивное сопротивление довольно высокое. Реактивное сопротивление входного конденсатора C in и разделительного конденсатора C C настолько велико, что допускается только небольшая часть входного сигнала. Реактивное сопротивление обводного конденсатора эмиттера C E также очень велико на низких частотах. Следовательно, он не может эффективно шунтировать сопротивление эмиттера. Со всеми этими факторами усиление напряжения на низких частотах падает.
На высоких частотах (т.е. выше 20 кГц)
Опять же, учитывая тот же момент, мы знаем, что емкостное реактивное сопротивление низкое на высоких частотах. Итак, конденсатор ведет себя как короткое замыкание на высоких частотах. В результате этого увеличивается нагрузочный эффект следующей ступени, что снижает коэффициент усиления по напряжению. Наряду с этим при уменьшении емкости эмиттерного диода увеличивается базовый ток транзистора, из-за чего уменьшается коэффициент усиления по току (β). Следовательно, усиление напряжения падает на высоких частотах.
На средних частотах (например, от 50 Гц до 20 кГц)
Коэффициент усиления конденсаторов по напряжению поддерживается постоянным в этом диапазоне частот, как показано на рисунке. Если частота увеличивается, реактивное сопротивление конденсатора C C уменьшается, что приводит к увеличению усиления. Но эта более низкая реактивная емкость увеличивает нагрузочный эффект следующего каскада, за счет которого происходит уменьшение усиления.
Благодаря этим двум факторам коэффициент усиления остается постоянным.
Преимущества RC-усилителя
Ниже приведены преимущества RC-усилителя.
Частотная характеристика RC-усилителя обеспечивает постоянное усиление в широком диапазоне частот, поэтому лучше всего подходит для аудио приложений.
Схема проста и имеет более низкую стоимость, поскольку в ней используются дешевые резисторы и конденсаторы.
Он становится более компактным с технологией модернизации.
Недостатки RC-усилителя
Ниже перечислены недостатки RC-связанного усилителя.
Прирост напряжения и мощности низкие из-за эффективного сопротивления нагрузки.
С возрастом они становятся шумными.
Из-за плохого согласования импеданса передача мощности будет низкой.
Применение связанного RC-усилителя
Ниже приведены применения RC-усилителя.
У них отличная точность воспроизведения звука в широком диапазоне частот.
Широко используется в качестве усилителей напряжения
Из-за плохого согласования импеданса RC-соединение редко используется на заключительных этапах.