А.С. Белокопытов, К.С. Ржевкин, А.А. Белов, А.С. Логгинов, Ю.И. Кузнецов, И.В. Иванов - Основы радиофизики (1119801), страница 40
Текст из файла (страница 40)
Таким образом, выходное сопротивление усилителя с последовательной ООС по напряжению У,„„в (1+)зссК,) раз меньше его выходного сопротивления при разомкнутой ОС. В случае работы усилителя на внешнюю нагузку, имеющую емкостной характер, такое уменьшение выходного сопротивления позволяет расширить полосу пропускания усилителя за счет уменьшения В,„„С„в (1+ росК,) раз, где ф— емкость нагрузки. Подобным же образом может быть проведен анализ влияния ОС на характеристики усилителя и для других типов ОС.
Приведем некоторые общие выводы, вытекающие из такого анализа. Последовательная ООС по току или по напряжению увеличивает, а параллельная ООС уменьшает входное сопротивление усилителя. Выходное его сопротивление уменьшается при введении ООС по напряжению (как последовательной, так и параллельной) и увеличивается при введении ООС по току. Любой тип ООС уменьшает нелинейные искажения усиливаемого сигнала. 6) С в) Иг 1=(Ст,„-и )У Рис. 6.10. Принципиальная схема истокового повторителя напряжения (а), его экви валентная схема, использующая представление транзистора генератором тока (б) и на пряжения (в) (6.48) Это означает, что все выходное напряжение повторителя приложено к его входу в про- тивофазе.
Эквивалентная схема повторителя, учитывающая эту особенность, показана В качестве примера удидителя с ООС~ рассмотрим схему (рис. 6.10) повторителя напряжения, который в зависимости от используемого активного элемента — лампы, полевого или биполярного транзистора — носит название катодного, истокового или эмнттерного повторителя. Особенность этой схемы состоит в том, что в ней действует 100%-ная последовательная отрицательная обратная связь. Действительно, управляющее транзистором напряжение 149 6.5.
Усилители постоянного тока на рис. 6.10,6. Из нее следует, что и,„=,~)Я„(и — и„в), (6.49) т. е. сГ,„ЯЯ„(Г Я„ 1+ ВЯ„Я„+ 1/8 (6.50) 1 1, Т, В = — = — = (А/В1э г, йТ/9 26, 10-з (6.51) от 2,6 до 0,26 Ом при изменении 1, от 10 до 100 мА. Это означает, что для получения малого Я, использование биполярных транзисторов является предпочтительным. Отметим при этом, что современные полевые транзисторы имеют крутизну порядка 1 — 3 А/В. Более подробный анализ показывает, что Я,„„повторителя на биполярном транзисторе зависит от внутреннего сопротивления источника сигнала и других параметров транзистора: Я, + гв Явэвэ Гэ + 1+,0 (6. 52) Хотя коэффициент усиления повторителя по напряжению К„< 1, его усиление по мощности или току, определяемое как К К.
— )5 Я Явэи может достигать для биполярного транзистора значения 10', а для полевого с управляющим р — и-переходом = 1О' —: 1О'. 6.5. Усилители постоянного тока Различия в частотных характеристиках усилителей определяют, главным образом, различные комбинации резистивных и реактивных элементов, присутствующих в их входных и выходных цепях.
Обратные связи, характеризуемые Д,с(ьв), также вносят свой вклад в формирование Кл(ьв). Усилители постоянного тока (УПТ), обладающие полосой пропускания от 0 до ы„по определению не должны содержать реактивных элементов. В УПТ используют гальванические связи между каскадами. При этом необходимы специальные методы стабилизации режима работы активных элементов, которые могут заметно изменять свои параметры вследствие изменения температуры или старения. Эта проблема наиболее существенна при использовании приборов с р-и- переходами, в частности биполярных транзисторов, для которых обратный ток сильно зависит от температуры. УПТ обычно бывают многокаскадными, содержат ряд вспомогательных резистивных элементов, согласующих уровни токов и напряжений, и цепи отрицательной обратной связи, стабилизирующие параметры усиления.
В классе УПТ особая роль отводится дифференциальным усилителям (УД). Они предназначены для усиления разности двух сигналов в диапазоне частот от постоянного тока до сотен мегагерц. Дифференциальные усилители являются одним из основных элементов операционных усилителей (ОУ). Полученное выражение позволяет перейти к более простой эквивалентной схеме рис. 6.10,в, являющейся иллюстрацией утверждения о малости выходного сопротивления повторителя. Очевидно, что величина 1/Б есть выходное сопротивление повторителя. Оценка Я „ катодного нли истокового повторителя дает значение 20 Ом при Я = 50 мА/В, а эмитгерного, в котором 150 Глава 6.
Усилители але ических и оптических сигналов На рис. 6.11 показаны принципиальная схема простейшего УД и его условное обозначение. Отметим, что при анализе УД делается предположение о полной симметрии устройства, что соответствует возможностям современной микроэлектроники. УД содержит пару транзисторов и резисторов нагрузки А„, н В„,. В общую дая транзисторов УТ, и УТ, эмитгерную цепь включено большое сопротивление В„задающее ток 1,. Входной сигнал формируют два источника напряжения (Г,(1) и (),(1) с равными внутренними сопротивлениями В,. Разность напряжений (),(1) — Ц(1) = (Г ь называют дифференциальным входным сигналом„а их полусумму (Г,„„= -, [Ц(1) + У,(1)] — синфазным входным сигналом. Выходным сигналом УД служит напряжение, снимаемое между коллекторами транзисторов.
Благодаря симметрии транзисторов при отсутствии или при равенстве сигналов на обоих входах УД коллекторные токи транзисторов одинаковы, вследствие чего (г, = О. следовательно, в идеальном УД дрейф выходного напряжения отсутствует и этот усилитель не чувствителен к синфазному сигналу.
с' е=г) ~-гг з б) Е +Е Рис. 6.11. Принципиальная схема днффе14а ренциального усилителя (а) и его условное обозначение (б) УД характеризуют коэффициентом усиления дифференциальных сигналов (6.53) и коэффициентом ослабления синфазных сигналов (6.54) ос = Можно показать, что для приведенной схемы УД (6.55) В, + г, + 2(1 + )5)В Отсюда следует, что рост Коос связан с увеличением В, задающим ток 1, = Ж„/В, = = 1„, + 1 . Его стабильность в современных УД обеспечена использованием транзисторного генератора тока.
УД, обладая двумя входами, является универсальным усилительным устройством. В зависимости от того, на какой из входов сигнал подан и с какого снят, УД позволяет получать усиленный сигнал, инвертированный (сдвинутый по фазе на 180') или неинвертированный относительно входного. Так, напряжение 11 „, инвертировано относительно (Г, и неинвертировано относительно (1, . В случае использования, в качестве выходного, сигнала с одного из плеч УД его выход называют несимметричным. 151 6.6. Частотно-ивби стельные силители 6.6. Частотно-избирательные усилители ~~Частотно-избирательные усилители предназначены для частотной селекции сигналов, ширина спектра которых может составлять доли герц или единицы гигагерц, что определяется особенностями решаемой задачи.
В зависимости от ширины спектра усиливаемых частот условно различают резонансные, полосовые и широкополосные усилители. га а) б) С Рис. 6.12. Резонансный усилитель (а) и Рис. 6.13. Паласовой усилитель (а) и его зквиваего зкзивзлентнзя схема (б) лентмая схема (б) Резонансные усилители обычно используют во входных цепях радиовещательных, телевизионных, радиолокационных и других приемников для выделения сигнала передающей станции, работающей на заданной несущей частоте1 Селектирующим злементом такого усилителя, схема которого представлена на'рис. 6.12, является резонансный контур. Полосу пропускания усилителя определяет соотноошение ьь,г = уь/Я, где Я = 2яуь(В; Й В„)ф— добротность контура, уь — резонансная частота контура.
Согласно (6.16), зависимость козффициента усиления от частоты имеет вид ~К.(~)! = ЯЯ.®. (6.56) Козффициент усиления максимален на резонансной частоте контура и равен К.(уо) = -Я(В,!! В.) (6.57) Это следует из того, что на частоте резонанса сопротивление контура стремится к бесконечности, и роль нагрузки усилителя выполняют шунтирующие контур В; и В„. Паласовые усилители служат для усиления сигналов в заданном ограниченном спектральном интервале, в пределах которого Я„(ы) сопм; В этом случае в качестве нагрузки усилителя используют систему связанных контуров — полосовой фильтр, избирательные свойства которого описывает выражение (3.139).
Схема полосового усилителя показана на рис. 6.13. Глава б. Усилители элеат ичвских и оптических сигналов 152 Широкополосный усилиглель применяют лля усиления сигналов сложной формы, обладаюших широким спектром частот. Он представляет собой рассмотренный выше резистивный усилитель с цепями коррекции, позволяющими расширить полосу пропускания в область как низких, так и высоких частот.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
