Войшвилло Г.В. Усилительные устройства (2-е издание, 1983) (1095412), страница 9
Текст из файла (страница 9)
ЗЛ Схемы каскада усиления с параллельной ОС по напря- жению Знаин (О) и г' — ) означают полярность мгновенвого напряжения; и графическом изображении усилителя зианои — маркируется инвертнруюптиа вход, знаком -Ь ненивертируюжиа но для отрицательной ОС. Вместе с тем несложно установить, что для получения отрицательной ОС в рассматриваемой схеме требуется инвертирующий усилитель. Зд.т. последовлтельнля по Входу и выходу Ос Цепь такой ОС (рис. 3.4) обычно содержит резистор или комбинацию из резистора н конденсатора.
На схеме ˄— входное сопротивление усилителя без ОС, (),в — напряжение ОС, поступающее с выхода на вход. В режиме холостого хода на входе (~1 = Оп) сигнал не передается с выхода на вход и, следовательно, ОС не имеет места,,как в режиме холостого хода на выходе (кт=оо), когда отсутствует выходной ток. Следовательно, необходимым условием ОС является существование выходного тока, отсюда и название «ОС по току». Рис. 3.4, Эквивалентная схема устройства с последовательной ОС по току просте ше й ем случае для реализации такой ОС достаточен ь ( ис.
3.5): элементы однокаскадный ннвертирующнй усилитель (рис.. ): цепи питания аз б ы (смещения) — делитель напряжения Йсь Вся и конденсатор г — сл С вЂ” едует отнести к источнику сигнала, полное сопротивление которого 5 = 1((1Яат+ 1Фаа+ 1!()т', + 1(1 СтИ (3.1) г ! Рис. ЗД Схема одно- каскадного усилителя с последовательной ОС по току В рассматриваемой схеме ОС отрицательная потому, что напряжение, приложенное ко входу усилителя, т.
е. к промежутку база — эмиттер, меньше напряжения, поступающего от источника сигнала и'г=и1 — пгв. Признаком последовательной ОС является отсутствие узла во входной цепи, а связи по току — то, что при коротком замыкании на выходе (Ея=)тгя=О) передача сигнала с выхода на вход не прекращается. Зд а. последОВАтельнАя по ВхОду и пАРАллельнАя по ВыхОду Ос Данная схема (рис.
3.6) является гибридной. Очевидно, что у нее ОС не действует в режимах холостого хода на входе (х'.1= со) и короткого замыкания на выходе (Ух=со). Такая цепь ОС обычно представляет собой делитель напряжения, плечи которого Рис. 8 о. Эквивалентная схема устройства с последовательной ОС по напряжению 44 х,, 2на содержат резисторы или комбинации из резисторов, конденсаторов и катушек нндуктивности. На рис. 3.7, а первый каскад ОУ выполнен по схеме на рис.2.30. Если на вход 1 этого каскада подается напряжение от источника сигнала, то на вход 2 через цепи ОС вЂ” напряжение с выхода устройства.
Таким обоазом, сигнал ОС (1~В, снятый с эмиттера тран- 8а г-.+- — ~ 1 лат 3 Г ! ! Лгианнггн сигнала, й Рис. 8.7. Схемы устройств с последовательной ОС по напряженню зистора ух (рис. 2.30), поступает на эмиттер транзистора )гь что соответствует последовательной ОС, цепь которой завершается транзистором )ге. Для дальнейшего усиления оба сигнала вместе снимаются с точек 3 — 4 илн 3 — О.
Особенностью схемы на рис. 3.7, б является то, что напряжение ОС н напряжение на выходе равны: и,н=иа. В ней отсутствует узел 1 (рис. 3.1)„а это признак последовательной ОС. Сопротивление источника сигнала 2, определяется через элементы связи н питания согласно выражению (3.(), 2е=)7я, а элементы Явь 2ня отсутствуют. алл. пАРАллельнАя по ВхОду и последОВАтельнАя по Выходу Ос В этом устройстве (рис.
3.8) цепь ОС в общем случае состоит нз делителЯ тока Унь Унь в плечи котоРого включены комбинации нз резисторов, конденсаторов и катушек индуктивности, Поскольку здесь ОС является параллельной, то она не действует в режиме Рис. 8.8. Эквивалентная схема устройства с па- раллельной ОС по току короткого замыкания на входе (У,—— со~, как и ОС по току в ре- жиме холостого входа на выходе (Хн=ро, У,=О).
В схеме на рис. 3.9 напряжение смещения подается на базу через делитель напряжения Ась Йсм,1для устранения дополнитель- ной (местной) ОС, сн~ижающей коэффициент усиления, используется блокировочный конденсатор — Сел с достаточно большои емко. Š†††††††.и иа и;-~, стью. Для пропускания постоян'о='а ы' ного эмиттерного тока предназ~<+> 9-~, начен резистор (элемент связи) яи )с,. Это устройство работает так, гг что переменная составляющая 1 г,'А Яз ~и! тока коллектора 1,=1в вызванная напряжением сигнала иь проходит через источник сигнала в сок — ) ставе эмиттерного тока 1,=(с+ Игтпгннк +1„=1ь т.
е. возвращается на вход. Комплексное сопротивление источника сигнала здесь (й, + 1Д Сь) 12, — Рх + 111 са С, + Ра Рис. З.9. Схема олнокаскадного усилителя с параллельной ОС по току 3.2. ВЛИЯНИЕ ОБРАТНОЙ СВЯЗИ НА КОЭФФИЦИЕНТ УСИЛЕНИЯ Одним из важнейших параметров устройства с ОС является глубина обратной связи — отношение сквозных коэффициентов усиления при отключенной ОС Кв=(1,1Е, и действующей ОС Ккгл Е=Кл/Кгю (3.2) Если без ОС выходное напряжение (Ут=КкЕь то при отрицательной ОС Из (З.З) следует, что К =- Ц(Е, = К К1+ ВК ) = К (Е; (3.5) Е=1+ВКв.
(3.6) При выводе соотношений (3.5) и (3.6) было принято, что напряжение ВОь переданное с выхода на вход, противофазно ЭДС сигнала Еь т. е. Ф(В(Уь Е,) =180', что соответствует отрицательной ОС, при которой Е>1. (ус=КзЕ,— ВКл (У„ (З.з) где В(ус=(lи (рис. 3.6). При !Х,+Л„/»Лш ток, потребляемый цепью ОС, Равен Уса=(Ун/(Зщ+Ене), откУда следУет, что (х1нсн т2нАн=ХннН(Ен~+2ве), поэтому коэффициент передачи напряжения цепи ОС В = (У~в)(Уа ~ Лв,/13а1 + Ха,1. (3.4) ОС можно записать в комплексной В обшем случае для л форме Кв = 1=Кв!(1 — ВКв), (3.7) 1 — ВК (3.8) Действительно (см., например, рис.
З.б), Е +ВУ 1 Н11( 1= х1 +хвх Т твых+Уг Исключая в двух последних уравнениях !ь приходим к соотно- шению Квв (Е1 + Евх) (Увых + Ув) 11 + ВН11|(Х1 + Евх) (Увых + Ув)] При В=О сквозной коэффициент усиления при отсутствии ОС Кв 0111(х1+ х.вх) ()вых+ )г) откуда следует, что Квв= Кв/(! — ВКв) =Кв 1Р (3.9) Т= — К„, при этом глубина ОС Р=1+T=! — К„. (З.]О) Тогда выражение (3.7) удобно представить в виде Квв= (71%1= КвЯ1+Т) (3.11) Для определения возвратного отношения воспользуемся схемой на Рис. 3.10, для которой примем ЭДС источника сигнала Е1=0. При этом и, ((~в В, и, Т вЂ” —— — Г, (П, (7„(7, Допустим, что ]Л,+3,„] »3вг (как это часто (71вй'в = В = — 2вгl(тв~+ Евг).
(3.12) бывает), и тогда (3.13) 47 где Р=! — ВКв Как видно, например, из рис. З.б, усилитель и цепь ОС составляют замкнутое кольцо, которое принято называть петлей обратной связи, Петля ОС может находиться в двух состояниях — замкнутом и разомкнутом. Количественной оценкой ОС помимо глубины Р является коэффициент усиления вдоль разомкнутой петли ОС, который назовем коэффициентом петлевого усиления и обозначим через К,. Наряду с коэффициентом петлевого усиления используется возвратное отношение Далее из рис. 3.10 находим и, г„ст, — =К иэв г,+х„' и, -7Р у,„,+у, ' Знак минус отображает различие на!(равлений тока УмУ, жеиия (ув.
Х 1,' (3.14) и напря- Кв = 1 хУвтЛУт+Увх) Рвыя+Ув)! В = Ув/Ут', Т = Ув У„((У, + У„) (1',„, + УД. При последовательной ОС по току (рис. 3.4) к =г„г,((г,+г,.)(г,„,+г,)! В = Яв/Я т= — г,х цг,+г )(г,„,+г.), (3.18) (3.! 9) (3.20) (3.21) (3.22) где г„= — г,„, И„= — гв,г,ыт увы 4З (3.23) Рис. 8.!О. Эквивалентная схема, испольэуемая лля определенна коэффициента петлевого усиления Подставляя в (3.12) найденные значения коэффициентов передачи напряжения, получаем Хвя Евх увт (3.15) — (гв, +г„!(г,+г„)(У.,„+У,) Так как в (3.15) г,„уяг7(г1+г,х) (У,,+ 1'я) пРедставлЯет собой сквозной коэффициент усиления Кв, а гня(ги~+гия)=В, то Т = — К, = — ВКн .
(3.16) При этом общее выражение (3.8) принимает внд Р = 1 — ВКв = 1 + Т. (3.17) Таким же образом исследуются другие схемы усилительных устройств с ОС. Так, при параллельной ОС по напряжению (рис. 3.2) ° ч При параллельной ОС о току (рис. 3.8) К, =);К„Р(У,+Т.,)(г.„,+Р; В= — Т ),г,(К„+~;,); (3.24) Т вЂ” Увг Кад/()'вг + ) )зг) (Тз+ агах) (свих+ ~а) Км= ) вх~вы~~~ы= ~вых) м. (3.25) где (3.26) Нюхал т= — К— ((~в, +~вг)(г +3„)+гв, гвг) (),+);)+г,+гвг+г.,' (3.27) Возвратное отношение — величина комплексная, характеризуемая модулем Т и аргументом грт, называемым фазой обратной связи грг = агйТ = грв +грв ~ 180', (3.28) где ~рв и ~рэ — аргументы комплексных коэффициентов передач Кв и В. В заключение рассмотрим, при каких условиях ОС оказывается нейтральной, т.
е. не изменяющей коэффициент усиления (Р=1, Кнн = Кв), положительной (Р <1, Кви ~Кв) и отрицательной (Р)1, Кии Ки). Используя (3.!О) и (3.28), выразим модуль Р через Т и грт.. Полагая Р= 1, получаем уравнение Т= — 2созгрг, (3.30) которое в полярных координатах имеет вид окружности с единич- ным радиусом (рнс. ЗЛ!). Любой вектор, проведенный из начала координат, конец которого лежит на окружности, относитг г ся к нейтральной ОС (1), влияющей У лишь на фазу выходного напряжения.
йзХ Прн Р<! ОС оказывается положитель- 1 4 ной, для которой возвратное отношение Рис. 8.11, Расположение Т< — 2 сов грт, т. е. вектор его находится внутри рассматриваемой окружности, не в к ор т при р л соприкасаясь с ней (2 и 3). Это овна- ном характере ОС 49 Приведенные выражения для Т и о)являются прнблнженнымн, Более точные соотношения могут быть получены нэ основе использования матричного метода объединения четырехполюсников — усилителя н цепи ОС (4) или представления коэффициента петлевого усиления К„= — Т как отношения напряжения У', (или тока 1',), создаваемого иа входе усилителя только зависимым источником (см., например, рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
