Войшвилло Г.В. Усилительные устройства (2-е издание, 1983) (1095412), страница 24
Текст из файла (страница 24)
Особенно в виде пульсаций, если питание усилителя ведется от выпрямителя или какого-либо преобразователя напряжения и т. п. (рис. 4.55), которые проявляются как фон (см. п. 2.9.1). При их расчете следует принять во внимание то, что к пульсациям наиболее чуствителен первый каскад усилителя, так как К1Кз...Кы)Кя К», затем второй, третий и т. д. Кроме того, при выборе элементов фильтрующих звеньев надо считаться также и с тем, что всякий источник питания из-за неравенства нулю его внутренне~о сопротивления является элементом обратной связи между каскадамн.
Выходной каскад работает при самом сильном сигнале и его переменный ток, который и следует принимать во внимание, проходя через источник питания с внутренним сопротивлением У„создает на нем переменное напряжение. Это напрязкение по проводу, подводящему к каскадам питающее напряжение, поступает (если усилитель полупроводниковый) в коллекторную цепь первого транзистора, откуда передается ко второму транзистору и т. д., доходя до выхода усилителя, н создает дополнительный ток через источник питания, что указывает на существование обратной связи между каскадами.
При отсутствии фильтрующих звеньев в питающей цепи возбуждается трех- и более каскадный усилитель; с помощью однозвенного фильтра Сэйэ практически удается обеспечить устойчивую работу при числе каскадов усилителя не свыше трех. Для усилителей с большим числом каскадов обычно требуются фильтры из двух, трех и т. д. звеньев или источник питания со стабилизированным напряжением, обладающий весьма малым выходным сопротивлеииечь Вместо конденсатора Сэ можно использовать полупроводниковый стабилитрон, обеспечивающий лучшее ослабление параэитнои ОС, но потребляющий постоянный ток от источника питания. В некоторых случаях, особенно при неболыпой нижней граничной частоте или неравномерности вершины импульса (см, рис.
2.20,б), фильтр Сэ)сэ используется для низкочастотной коррекции. Таким образом, фильтрующее звено Сф)хь предназначено для сглаживания пульсаций источника питания, развязывания каскадов и, наконец, коррекции характеристик в области нижних частот и больших времен. 4.12. ПЕРЕДАТОЧНЫЕ ФУНКЦИИ ЦЕПЕЙ МЕЖКАСКАДНОЙ СВЯЗИ В простейшем случае межкаскадная цепь, т. е.
элемент связи, вообще отсутсчэует, как показано на рнс, 4.19. Следующнм по сложности видом является цепь, состоягцая нз одного элемента связи — резистора (рнс. 2.30, 4.39, 4.41). Передаточная функция каскада с такой цепью обычно содержит олин полюс (и. 2.3.2) К(р) =К!(1+рте), частота которого )гз=112птз равна частоте 1 е 2 Более сложная межкаскадная цепь содержит несколько резнсторон н разделнтельный конденсатор (рнс. 4.42, 4.44), создающий спад на ннжннх частотах, пря котором у передаточной функции появляется нуль с частотой ), =0 н еще один полюс, т.
е. К (р) = р тд Кг(1+ р т,) (1+ р та). (4.201) Постоянная времени сь например у цепи на ркс. 2.16,б, раааа пронзаеденню емкости кондеясатора на сумму сопротивлений, т. е. т, =С~()1~ ь)гз), прн этом полюс р,= — 1/ть а его частота )ю= — р~/2п=1!2пт, совпадает с частотой 1 яггя Еслп а качестае межкаскадпой цепи нлн для связи с источником сигнала либо внешней нагрузка попользуется траасформагор, то передаточная функцня 128 цепи совместно с усилительным элементом содержит один нуль (2=0, 1,=0) н в общем случае три полюса. ц (Р) = Р ть ц (П + Р ть) (1 + Р тг) (1 + Р тз) .
(4 202) Вместе с тем существуют передаточные функции, у которых з~О и гг~О, на- пример у каскада с эмптгериай стабилизацией прн наличии конденсатора Сл„„(Рььс 4 42) Принято считать, что число полюсов (нулей) передаточной ф>нкцни опреде- ляет порядок цепи. Напрььмер, передаточная функция фильтра нижних частот третьего порядка содержит три полюсз Передаточная функция операционного >спльмеля, состоящего пз четырех каскадов, содержит такое же число палюсоз.
Частоты полюсов обычно не сов- падают чта л определяет форму его ЛЧХ (рис. 4.57), цнеияцую 4 нзлаиа. В качестве элемента связи трансформатор представляет собой сложную цепь, передаточная функция которой содержит один нуль и три полюса. Трансфарлгатор вносит заметныс частотные (переходные) и нелинейные ис- кажения, так, з облгсгн нпз них частот он не способен пропускать сигналы при 1 О, а отношение частот ) .,— (7" ., практически це превыньает в лучшем вг2 н>2 случае 1000 В области верхних частот вносимый трансформатором фазовый сдвиг настолько велик, что становится невозможным обеопечит лл устойчивость при обратной связи, охватынаюшей трансформатор, на- 1 пример, находящийся в выходной цепи усилителя. Однако в некоторых случаях 1 ррг ррл невозможно или нецелесообразно 0 Рйзйг отказываться от трансформатора, например, при необходимости персйтн от однопроводной линчи Р 4 57 гьЧ ( аперацьишьюго ус>>янгеля цепи к двухпроводной или обратно.
С помощью входного трансформатора удается снизить уровень фона, повыси~ь отношение сигнал шум и несколько ослабить требование к коэффициенту уснления. Выходной трансформатор позволяет оптимизировать режим работы усили- тельного элемента, т. е достигать большей выходной мощности или нвпряже- ьшй и КПД при меньшем уровне нелинейных искажений, создаваемых самим УЗ. Между тем, межкаскадные трансформаторы в настоящее время выходят из употребления. Рассматривая работу цепи на рнс. 4.58 а области средних ча- Ц г, бггг ггоа бгг) йгрг г ш и ~ гг гг ~тгг 1ргда Вггг> л, и аг Рис. 4.58 Злектрнческая (а) и экннааленгиая (б) схемы цепи с трансформа- тором стог, можно пренебречь влиянием реактивнььх параметров, в частности принять ыСгжО. Кроме того, в этой области частот проводимость нвдуктпввости первнчмой обмоткп 1(мЛ~ и сопротивление иядукгивнасти рассеяния мб. допустямо считать пренебрежимо малыми.
Пренебрегая потерями в сопротивлениях обмоток г, и гг, выразим входное сопротивление нагруженного идеального трансформатора|через сопротивление )72 и коэффициент трансформации, равный отношению чисел ви-ыэв обмоток а, = да(йрь 129 (4.203) 5 — 1 и одновременно отношению напряжений и токов л,=и,/и,=/,//,. Итак (4.204) и = Еа/Ет (4.206) кан правило, очень мал, в большинстве случаев порядка 0,003 ... 0,03. Область средних частот. Сквозвой коэффициент передачи и входное сопротивление в этой области несложно найти нз эквивалентной схемы на рнс.
4 58б, приравнивая Се=О, Е.=О и 1/Е~=-0: /7з/лзтЕ1 из/л /7т + г, + г /л' + Рз/лз откуда следует, что лтпз Кп — Е = (/7+,)„з +, +/7 Используя КПД трансформатора: /сз /лзт /7з/ Чт— гт + гз/л'т + /(з/л'т /7и = г, + г'/л', + /7з/лзт (4.207) — входное сопротивление нагруженного трансформатора в области средних частот, иначе сопротивление нагрузки для источника сигнала, получаем и, Ч лт/7 Чтя т/7з+ /аз исследуя функцию Кв(л,) на максимум, узнаем, что л, сш = УКз/и Х (4.2(>8) и 1 ч ~Чт /тз 1 в режиме оптимального коэффициента трансформации сопротивление нагрузки оказывается равным сопротивлению источника сигнала /7,(лт,рз) /7ь что отвечает режиму согласования по сигналу.
130 и, и„л, я, (4.205) /злт л т Величину /с'з=/сз/л'т называют сопротивлением нагрузки, пересчитанным в пер. вичную цепь. По закону 1/л', пересчитывается индуктивность, а для пересчета емкости в первичную цепь она умножается иа лэ,. Эквивалентная схема цепи с трансформатором (рис, 4.58,б) основана на объединении вторичной и первичной цепей, что возможно при пересчете элементов Е, С, /7 вторичной цепи по установленному правилу, а также и выходного напряжения и'з= из/л, в первичную цепь Между нитками обмоток существуют,распределенные емностн, из которых у повышающих трансформаторов (л,)1) основную роль играет емкость вторичной обмотки; помимо этого, емкость мажет существовать, и у внешней це.
пи (нагрузки) обе этн емкости объединяет Сз. Индуктивность Е, характериз>ет режим холостого хода, а инд>ктивность рассеяния Е, (объединенная обеих обмоток) отражает тот факт, что коэффициент связи между обмотками /г=м/ )г е~е~<1. прн этом коэффициент рас- сеяния Область нижних частот (больших времен). Параметры Е,, и Сз, не влияющие на не на свойства цепи в области средних частот, здесь тем более ие сказываПрн /-ьб сопРотивлеиие иилУктивности пеРвичиой обмотки УмеиьшаетсЯ, потребляя все больший ток, что приводит к возрастанию падения напряжения н сопротивлении /7,+г, и снижению (/~т, (/з/лм (/~ и Кв(/).
Используя экнивалеитную схему для рассматриваемой области частоты ( щс, 459), найдем пеРедаточиУю фУнкцию Е/з (р) Е, (р) 1 лт/(з/лэт Кр(р) Е, (р) /(т+ гх 1/Как+ 1/РЕт (гз/и т+ /7з/и т) Е, (р) 3 3 (4.209) где в соответствии с (4.207) кзн (/кт+ гт) (га/и т+ !кз/л т) (/7к+ гх) (/(в — гх) и э ° (4.210) Ет+ "+ г*/и'+ Ез/пэ, /(т+ /р„ //к,(д/ Рис. 4.Ж Эквивалеатная схема цепи с трансформатором для области нижних частот и больших времен лзк Выражение (4.209) можно упростить: Кл(/к) РтекКе/( +/г ек) где Кв — коэффициент передачи для области средних частот, а тЕ, — — Ет//7зи (4.211) (4.212) — постоянная времени первичной цепи трансформатора, от которой зависит ча- стота полюса /рс, = 1/2тстш = /гзк/2п Ек. В гл.
2 было показано, что для передаточной функции вида частота / совпадает с частотой полюса з!к э (4.213) рассматриваемого /в !к т /р!. = /кэн/2п Ет, (4.214) в чем можно убедиться, заменив а (4211) р на 12л/ и приравняв модуль (Кз(1/) ( значению Кл/(к' 2, О диотипиость передаточных функций схем иа рис. 2.!б,б н 4.59 позволяет ФЧ сделать вывод о том, что для рассматриваемой цепи с трансформатор м АЧХ, Х и ПХ в области нижних частот и большях времен такие же, как и у рео. зисторного каскада, Лля расширения полосы пропускания в сторону меньших частот следует увеличить индуктивность первичной обмотки, а зто связано с возрастанием Размеров, массы н стоимости трансформатора. Практически затруднительно по- лУчить / <5„,10 Гц. н тк2 Обл асть веркних частот (малых времен). Поведение цепи с трансформато- Роч в этой области в значительной степени зависит от характера внешней на- "Руэки, котоРУю пРи Ет«1/2л/,Сз допУстимо считать активной.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
