Изъюрова Г.И. Расчёт электронных схем. Примеры и задачи (1987) (1142057), страница 17
Текст из файла (страница 17)
Вместе с тем пример показывает, что увеличение стабильности досп~- гается за счет существенного уменьшения коэффициента усиления. 4..2. Усилитель с коэффициентом усиления по напряжению, равным 10, имеет на некоторой частоте аг коэффициент частотных искажений М(вь) = 2. Рассчитать необходимый коэффициент передачи цепи частотно-независимой обратной связи, при которой коэффициент частотных искажений М(го,) умень.
шится до значения ~/2. Ответ: 0,144. 4.3. В двухкаскадном транзисторном усилителе использованы транзисторы с коэффициентом передачи тока базы р в диапазоне от 30 до 120. Известно, что при максимальном значении )) усилитель имеет коэффициент усиления по току, равный 3000. Найти минимальную глубину обратной связи, при которой уменьшение усиления за счет разброса параметра )3 не превышает 10 У, по сравнению с максимальным значением. Определить требуемое значение коэффициента у и результирующее максимальное усиление. Ответ: 4,5 ° 1О з; 22,2.
4.4. Усилитель с коэффициентом усиления по напряжение, равным 100, н выходным сопротивлением 1 кОм работает на чисто емкостную нагрузку С„= 100 пФ. Определить, на сколько изменится верхняя граничная частота усилителя, определяемая по уровнго — 3 дБ, при введении ООС с частотно-независимым коэффициентом у = 0,1. Ответ; на 6,6 МГц. й 4.2. УСИЛИТЕЛИ С ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОЙ ОБРАТНОЙ СВЯЗЬЮ а) Последовательн л обратная связь но нанрллеениго Структурная схема усилителя с последовательной обратной связью по напряжению приведена на рис, 4.3. На входе схемы происходит алгебраическое суммирование напряжений и и и Поскольку сигнал обратной связи н вводится последовательно с сигналом и, такую обратную связь называют последовательной.
Кроме того, сигнал обратной связи н здесь пропорционален выходному напряжению. Поэтому такую обратную связь называют обратной связью по напряжению. Часть структурной схемы, закзпоченная в прямоугольник, представляет собой эквнвалентнуто схему собственно усилителя, у которого известны  — входное сопротивление, В, — выходное сопротивление и Ко — коэффициент усиления по напряжешпо в ненагруженном состоянии (холостой ход). Цепь обратной связи выполнена в виде реэнстивного делителя напряженна (Вм дз), подключенного параллельно нагрузке. Из рассмот- вьььс. 4.3 рения схемы на рис. 4.3 видно, что К2 К2 иав=уивы»= К К ивьв* т.е 7= К 1+ 2 1+ 2 Коэффициент усиления беэ обратной связи Кивьйн Кв + ~вьв ГДЕ Ю' - Вв ) ()(1+ Юг).
Суммируя входные напряжения, получаем ь и = и,„— уи„= и — уКсй, Кии й = и ~(1+ ук ), и„= К й = - — —, 1+ УКи так что коэффициент усиления с обратной связью К свв ивыв Ки Ки (4.5) и„1+7Ки К Отсюда следует, что ООС уменьшает коэффициент усиления в г =.
1+ уКи Раз. Действие напряжения обратной связи последовательного типа приводит к уменьшению входного тока, что эквивалентно увеличению входного сопротивления усилителя с обратной связью. Можно показать, что (1+ уКи) (4.б) т. е. вхолное сопротивление увеличивается в 1 + уКи раз. Наличие ООС по напряжению обеспечивает стабилизацию выходного напряжения при изменении тоха нагрузки. Этот эффект эквивалентен уменьшению выходного сопротивления усилителя с обратной связью. Можно показать, что Ввы*.,в = Ввы*/(1 + уКивв) (4.1) т.
е. выходное сопротивление уменьшается в 1+ уКи раз. б) Последовательная обратная связь но току Структурная схема усилителя с последовательной обратной связью по току приведена на рис 4.4. Сигнал обратной связи в данной схеме пропорционален выходному току, который протекает по сопротивлению обратной связи )1 Возникающее при этом падение напряжения 1 й является сигналом обратной связи. В том случае, когда Я ~ К,„получим уавьа «ыФос Ак ивм. У Кк ' Ке Кроме того, (4.9) К +К +11 Коэффициент усиления и входное сопротивление с.обратной связью определяются соответственно по формулам (4.5) и (4.6) с учетом выражений (4.3) и (4.9) для у и Ко. Наличие ООС по току приводит к стабилизации выходного тока, что эквивалентно увеличению выходного сопротивления усилителя с обратной связью.
Можно показать, что (4.10) т. е. выходное сопротивление увеличивается. ПРИМЕРЫ И ЗАДАЧИ 4.5. Усилитель с входным сопротивлением К =10 кОм и выходным сопротивлением К„м = 0,5 кОм прн работе на нагрузку с сопротивлением К„= 2 кОм имеет коэффициент усиления по напряжению, равный 500.
Как изменятся коэффициент усиления, входное н выходное сопротивления усилителя при введении в него последовательной обратной связи по напряжениюу Делитель напряжения включен параллельно нагрузке и составлен из сопротивлений К) = 9,9 кОм и Кз = 100 Ом. Решение 1. Определим коэффициент усиления по напряжению усилителя без обратной связи прн холостом ходе. Используя (4.4), получим 500 = Ко 2/(2+ 0,5.) Отсюда К„= 500 — ' — = 625. 2,5 2 2. Учтем влияние делителя напряжения: Кн = Кн ( (К1 + Кз) = 2 ( (9,9 + 0,1) = 1,66 ком.
Согласно (4.4), с учетом шунтируюшего действия делителя получим Ко — — 625 1,6/(1,66 + 0,5) = 480. 3. Определим коэффициент передачи цепи обратной связи: 7 = ВДК, + Вз) = 0,1/(0,1 + 9,9) = 0,01. 4. Находим коэффициент усиления, входное и выхолное сопротивления при введении обратной связи. Согласно формулам (4.5), (4.6) и (4.7), имеем Киьс = = 83; 1(,„,к = !0(1 + 0,01 480) = 58 кОм; 480 1 + 0,01 ° 480 0,5 Г+ 001.625 4.6. В усилитель (см.
условия задачи 4.5) вводится последовательная обратная связь не по напряжению, а по тозсу с помощью резистора с сопротивлением 11 = 100 Ом (рис. 44). Определить получившиеся при этом коэффициент усиления, входное и выходное сопротивления и сравшпь с результатами задачи 4.5. Ответ: 19,2; 250 кОм; 63,1 кОм. 8 4.3. УСИЛИТЕЛИ С ПАРАЛЛЕЛЬНОЙ ОБРАТНОЙ СВЯЗЬЮ а) Лароллелъная обратная связь ло току Струхтурная схема усилителя с параллельной обратной связью по току приведена на рис. 4.5. На входе данной схемы происходит алгебраическое суммирование токов 1,„и 1 . Видно, что сигнал обратной связи 1 вводится параллельно с сигналом 1,ь поэтому такую обратную связь называют параллельной.
Кроме того, сигнал обратной связи 1, пропорционален выходному току 1 „, поэтому такую обратную связь называют обратной связью цо току. Часть структурной схемы, заключецная в прямоугольник, представляет собой эквивалентную схему собственно усилителя, в которой У вЂ” входная проводимость, У вЂ” выходная проводимость и К~ — коэффициент усиления по току в режиме короткого замыкания на выходе усилителя. Цепь обратной связи образована двумя резисторами с проводимостями Уз и Уз. Из схемы на рис. 4.5 видно, что 1м 71 1внь уз+ уз У Узг(Уз + )з).
Коэффициент усиления без обратной связи Кг = КгххУнФвмх+ 1в), (4.11) 1"в = Ув% + УгИУв + 1'г + Уг). где Суммируя входные токи, получаем 1' = 1„— у1,„= 1 — уКг!' 1вх, Кг1вх и 1'= ,ио1 =Кгр= , так что коэффициент 1+ уКг 1+ уК, усиления с обратной связью 1 К, К, 1+уК, Г ' (4.12) Отсюда следует, что коэффициент усиления уменьшается в г =! + уКг раз. Действие тока обратной связи параллельного типа 1 приводит к увеличению входного тока, что эквивалентно увеличению входной проводимости усилителя с обратной связью У.„= У.„(1+ ук,) (4.13) в 1+уКг раз.
Выходная проводимость при введении параллельной обратной связи по току уменьшается: Увнхлк Увыхх (1 + УКгхх) б) Пара лельная обрапгная связь по напряжению Структурная схема усилителя с параллельной обратной связью по напряжению приведена иа рис. 4.6. Видно, что сигнал обратной связи в данной схеме пропорционален выходному напряжению, а иа вхоле схемы происходит алгебраическое суммирование токов 1вх и 1 .
В том случае, когда ивх ж н,, имеем 1к = Уувнх = ивнхувв ио Нввн = 1вххх/Увх отсюда У 7= 1в (4.15) Кроме того, К!вв)н 1внн + )н (4.16) ПРИМЕРЫ И ЗАДАЧИ 4.7. Ъ'снлитель с входной проводимостью У„= 2 мСм н выходной проводимостью У, = 100 мкСм при работе на нагрузку У„= 50 мкСм имеет коэффициент усиления по току, равный 500. Как изменятся коэффициент усиления, входная и выходная проводимости усилителя при введении параллельной обратной связи по току? Токовый делитель включен так, как показано на рис. 4.5, и составлен из резисторов с проводимостями У, = 10 мСм и Уз = 101 мкСм. Решение 1.
Определим коэффициент усиления по току усилителя без обратной связи при коротком замыкании нагрузки. Используя (411), получаем 500 = Кс 500/(!00+ 5()0), отсюда Кг = 600. 2. Учтем влияние цепи обратной связи: Ун(У, + Уз) 500(10000+ 101) Ун + У, + Уз 500 + 10000 + 101 Согласно (4.1!), с учетом пассивного действия цепи обратной связи 600-476,4 100 + 476,4 3. Определяем коэффициент передачи цепи обратной связи: 1г 101 Ув+ уз 101+ 10000 Коэффициент усиления н входная проводимость усилителя с обратной связью определяются соответственно по формулам (412) н (4.13) с учетом выражений (4.15) и (4.16) для 7 н Кь Выходная проводимос|ь для рассматриваемого типа обратной связи увеличивается.
Можно показать, что (4.1Л 4 Находим коэффициент усиления, входную н выходную проводимости при введении обратной связи. Согласно формулам (4 12), (4,13) и (4„14), имеем 496 Ег = =-83' у~ = 2(1+ 0,01.496) = 11,9 мСм; 1+0,01 496 ' ®" 100 1 + 0,01 ° 600 й 4.4. СХЕМЫ УСИЛИТЕЛЕЙ С ОБРАТНОЙ СВЯЗЬЮ а) Однокоскадный усилитель с носледово»пельной обратной связью но току Этот внд обратной связи обеспечивается простейшим способом — включением резистора Ее в эмиттерную цепь однокаскадного усилителя по схеме с общим эмиттером (рис. 4.7). При этом выходной ток, протекающий по резистору йс, создаст напряжение обратной связи и =7 К~, которое во входном контуре последовательно складывается с сигналом генератора е,.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
