Чижма С.Н. - Основы схемотехники 2008 (1055377), страница 22
Текст из файла (страница 22)
Обратная связь последовательная (а) и параллельная (б) Для количественной оценки степени влияния обратной связи используют коэффициент обратной связи в, показывающий, какая часть выходного сигнала поступает на вход усилители: (10. 8) Фи= (7ж '(7вьк А = 2оо выл' а ~акже коэффициент петлевого усиления К л и (1 — К ф ) — глубину обратной связи. 10.4, Влияние ОС на параметры усилителей Рассмотрим, как изменяютсл основные параметры усилителя, охваченного отрицательной связью Коэффициент усиления. Рассмотрим усилитель, обладающий конечным коэффициентом усиления и охваченный петлей ООС, образующий неинвертируюший усилитель (рис.10.
7) Коэффициент усиления»силителя при разомкнузой цепи обратной связи раасн К, а благодаря обратной связи из входного напряжения вычитается часть выходного ф(хм ). На входусилителя поступаетнапряжение, равное (7 — фС', Выходное напряжение больше входного в К раз. (10.9) (7вых -- К (72вх — фУ„л) и коэффициент усиления по напряжению при замкнутой цепи ООС равен (10. 10) Коос К (' в'Кх Обратная связь оказывает влияние практически на все основные характеристики усилителя. Введения ООС повышает стабильность основных харак- 124 ВК = г)К~,~КОС = бк~!23-~К) (10. 11) : ''": ',Следовательно, в результате воздействия ООС нестабильность коэффициента усиления уменьшаегся в !т' +дК) раз ': ' .' '"'.
При ))К >> 1 коэффициент усиления усилителя, охваченного глубокой ООС, равен (10. 12) К, =1,я Таким образом, из этого соотношения следует, что коэффициент усиле 'Иия'усилителя с отрицательной обратной связью опредезистся только обратйай связью и не зависит от параметров самого усилителя Применение ООС обеспечивает повышение стабильности козффици .: днтв усиления при изменении параметров элементов, при смене активных адамантов, изменении напряжения питания и т.д., снижение нелинейности, . '" яворая определяется изменениями коэффициента усиления в зависимости ' ',:т!3уровня сигнала и собственных помех, возникающих в той части усилитеди, которая охвачена ООС 'Отрицательная обратная связь позволяе~ уменьшить все воздействия иа усилитель, охваченный ООС, но не компенсирует воздействий на цепь ,: ' Обратной связи.
Поэтому в качестве элементов цепи ООС рекомендуется ис':,',,цользовать резистивные дели~ели, выполненные на высокостабильных резисторах ООС оказывает влияние на входное и выходное сопротивление усилителя. Последовательная ООС увеличивает входное сопротивление, по является положительным фактором яхос = вх !' (10.13) где 2,, 2 — входное сопротивление усилителя соответственно с ООС . и без ОС Параллельная ООС уменьшает входное сопротивление усилителя Лм в (1+ рК) раз В качестве примера последовательной ООС можно привести класси-.'тческую схему неинвертируюшего усилителя на ОУ (рис.
12.3). Входное :"'М!тротивление этой схемы определяется по формуле (!0.13). Параллельная ,, ООС представлена в схеме инвертируюшего усилителя на ОУ (рис. ! 2 1). Вход',: Ибе сопротивление при введении ООС уменьшилось в (! -~. !3К) и равно Я 125 ,:у~щетин усилителя. Если и = АК/К относительная нестабильность коэффи йньеита усиления усилителя, где АК вЂ” абсолютная нестабильность, то относи :, ': и вная нестабильность коэффициента усиления усилителя, охвач ен ного О ОС, Введение ООС по напряжению уменьшает выходное сопротивление усилителя г„„=-2„У~ - ВК1, г10 141 а ООС по току увеличивает 2 „на то же значение. Упомянугые схемы инверти1лзощего и неннвергирующего уснлнгеля содержат 0 0 С по напряжеюво Влиянье ООС на частотную характеристику усилителей.
Никакой усилитель не дает один и тот же коэффициент усиления на всех частотах Ко э ф фициен г усиления любого усилителя начинает падать на высоких частотах, главным образом из-за его внутренней паразитной емкости. Когда коэффициент слишком сильно меняется при изменении частоты сигнала, говорят, что усилителЬ имеет плохую частотную характеристику, Этот недостаток вызывает частотные искажения.
ООС может скорректировать плохую частотную характеристику в пределах интервала частот, на котором коэффициент усндення без ОС остается много большим, чем усиление с обратной связью, в этих пределах пргьменнмо равенство К = Рф иусиление не зависит стчастогы. На рис.10.10 приведены часютные характеристики усилителя на основе К140УД7.
Верхняя кривая относится к разомкнутой петле обратной связи. Быстрое уменьшение усиления на высоких частотах введено умьпиленно с помощью внутреннего конденсатора из соображений устойчивости. Кривая, расположенная ниже, показывает, как ООС выравнивает частотную характеристику за счет усиления, приведена характеристика усилителя с обратной связью иона достаточно ровная вплоть до области частот„где коэффициент усиления с ООС достигает кривой, относящейся к случаю разомкнутой петли ОС.
гз Рнс. 10. 10 Частотная характеристика усилителя на основе ОУ К140УД7 при введении ООС 126 ,Приведенный пример показывает, что ООС расширяет полосу пропус И'"Иня усилителя. Так как АЧХ усилителя однозначно определяет ФЧХ, то 0ОС оказывает б««атстворное влияние на нее, а соо|ветственно уменьша«отея час«отвыв и фазовые искажения в схеме Таким образом, влияние ООС позволяет улучшить характеристики уси'«:,:«щтеля повысить стабильность коэффициента усиления; увеличить входное :::;: иуменьшить выходное сопротивление (последовательная ООС по напряже", .
Ийи«), уменьшить входное и увеличить выходное сопротивление (параллель- '': '"..идея.ООС по току); расширить полосу пропускания усилителя; уменьшить ;.::.:.иаянйейные„частотные и фазовые искажения в схеме; уменыпить уровень собственных помех. Некоторое уменьшение коэффициента усиления может быть скомпен-' '-;:онровано введением дополнительных усилительных каскадов. ГЛАВА Н ТРАНЗИСТОРНЫЕ УСИЛИТя 1ТИ 11.1. Методы задании начального режима работы транзистора При построении усилительных устройств наиболыпее распространение получили каскады на биполярных и полевых транзисторах, использующие соответственно схемы включения транзистора с общим эьгиттером и общим истоком.
Схемы с общиьг коллектором и общим стоком используются в основном для усиления сигнала по току. Перед тем как подавать сигнал на вход транзисторного усилителя, необходимо обеспечить начальный режим рабаты (режим покоя) В схеме иа рис 7 3 этот режим задается с помощью дополнительного источника напряжения Ег В реальных схемах для обеспечения начального режима используют резистивныс делители.
Начальный режим работы характеризуется постоянными значениями токов и напряжений в транзисторе. Для схемы с общим эмиттером начальный режим работы характеризуется положением точки покоя — напряжениями база — змитгер и коллектор — эмнггер, токами базы и эмиттера. Для стабильной работы усилителя стремятся не допускать изменения положения точки покоя Для задания точки покоя используют три схемы: с фиксированным током базы, с коллекторной и эмиттерной стабилизацией Схема с фнксированчььи током базы представлена на рис.11.1. Начальюлй ток базы задается с помощью резистора Я .
В соответствии со вторым законом Кирхгофа (1 1.1) Отсюда находим ток коллектора: (11.2) что соатветствуег линейной зависимости видау = ах ч 6. Это уравнение описывает так называемую линию нагрузки. Изобразим вьгходные характеристики транзистора и линию нагрузки 1рис. 11.2) 128 Укэ Рис. 11.1, Схема с фиксированным током базы lн Ели г Цэ Рис. 11.2. Линия нагрузки транзистора В соответствии со вторым законом Кирхгофа, (1!.3) э э ээ лиг Отсюда находим ток базы 1: (11.4) У = Е„„./Š— У 'Я Так как обычно Ег„„» У,, опустим У, тогда ! = Е„„/Ев.
Таким образом, в рассматриваемой схеме ток 1 задается величинами " Е„„и Е (ток фиксирован). При этом У = У)гк При заданном токе покоя 1, точка покоя точка покоя ТП займет то положение, которое указано на рис.11.2. Следует отметь, что самое нижнее воз: можное положение ТП соответствует точке В (режим отсечки, 1, = О), а самое верхнее положение — точке А (режим насыщения, 1„> 1,). Схему с фиксированным током базы используют достаточно редко, так .. как при изменении р' 1при смене транзистора или изменении температуры) будет изменяться ток коллектора н положение рабочей точки. Схема с колл ектар и ой стабилизацией (рис. 11.3) обе слеч и вает лучшую стабильность начального режима.
Рис.1!.3. Схема с коллекторной стабилизацией В схеме имеет место отрицательная обратная связь по напряжению (выход схемы — коллектор транзистора соединен со входом схемы — базой транзистора с помощью сопротивления А ). Рассмотрим ее проявление на следующем примере. Пусть по каким либо причинам (например, при изменении температуры) ток! начал увеличиваться. Это приведет к увеличению падения напряжения на коллекторном сопротивлении У и к уменьшению кк напряжения У и уменьшению тока 1, ~1, = У„эЩ, что вызовет подзапирание транзистора и будет препятствовать значительному увеличению тока У, т.е. к' будет осуществляться стабилизация тока коллектора.
Схема с эмиттерной стабилизацией представлена на рис. 11.4. +спи г Рис. 11.4. Схема с эмиттерной стабилизацией 130 Основная идея, реализованная в схеме, состоит в том, чтобы зафикси й~аат)ь ток ) и, соответственно, ток коллектора ()х = 1,). Для этого в цепь :.,: зинттера.включают резистор А и создают на нем практически постоянное йьпрязкенне 17я . При этом оказывается, что 1 = Ь' /А = сопзп ', Для создания требуемого напряжения используют делитель напряжения Нв;резисторах А, и Ак Сопротивления А, и А, выбирают таким образом, чтобы -"' 'величина тока Т, практически не влияла на величину напряжения Ь', .
При этом О„, = Е„А, I Я, + А,). (11.6) 'В соответствии со вторым законом Кирхгофа (11.7) При воздействии дестабилизирующих факторов величина б', изменя„'-"'ется мало, поэтому мало изменяется и величина 17 . На практике обычно 'напряжение У составляет небольшую долю напряжения Е „,. В этой схеме реализована обратная связь по току, подробнее она будет ряссмотрена ниже 11.2, Усилитель на биполярном транзисторе с общим эмиттером Типичная схема усилительного каскада на транзисторе с ОЭ показана ив рис.11.5 +Е 0вых Рис. 11.5. Усилитель на биполярном транзисторе с ОЭ Входное усиливаемое переменное напряжение су подводится ко входу ;::. тРанзистоРа чеРез Разделительный конденсатоР С г КонденсатоР С„пРепат'; ствует передаче постоянной составляющей напряжения входного сигнала на :цвход транзистора, которая может вызвать нарушение режима работы по 131 постоянному току транзистора РТ.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
