Изъюров Г.И. - Расчет электронных схем (1266568), страница 17
Текст из файла (страница 17)
3.14 Рис. 3.13 может обеспечить одна микросхема в области средних частот. Роль параметра К„при работе на такую же микросхему будет играть величина К„= Кт !! Км = 100 !! 150 = 60 Ом. Тогда К„= = 25 0,06 = 1,5. Для обеспечения коэффициента усиления Ки —— = 10 требуется включить последовательно пять таких микросхем. Последняя микросхема работает на большую нагрузку К„» — — К» 8 К„= 100 !! 1000 = 90 Ом, тогда Кн» вЂ” — 8К ! = 25 -009 = = 2,25. Общий коэффициент усиления Кь = (Кс!)~Ко» = 11,4.
3. Определим верхнюю граничную частоту усилителя по формуле (3.12): /» /»!/~/М = 110/ 5 = 45 МГц. 4. Найдем нижнюю граничную частоту усилителя. Нижняя граничная частота каждой микросхемы определяется переходными и блокирующими емкостями внутри микросхемы (см. рис. 3.14). Для всего усилителя имеем /„' и/„'! ')/!»! = 0,15. 1/5 =335 кГц. 108 Итак, пятикаскадный усилитель удовлетворяет всем требованиям задания. 3.3.
Подсчитать коэффициент усиления по напряжению трехкаскадного усилителя на биполярных транзисторах в области средних частот при условии, что К„~ Кии К, = 5 кОм, К„= =1 кОм, 8=10, се=200 Ом, г,=25 Ом. Ответ: 183. 3.4. Определить коэффициент частот»»ых искажений М„на частоте 50 Гц для схемы, изображенной на рис. 3.2, если К, = = 5 кОм, К, = ! МОм, К, = 5 кОм, К, = 10 кОм, 5 = 5 мА/В, С,=С,=1 мкФ, С„=10 мкФ. Ответ: 11,5. 3.5. Определить верхнюю 7""' + граничную частоту схемы на и 6 в» основе операционного усилите- о иви» ля, показанной на рис.
3.16. ~ -Гвг Я Ответ: 10 кГц. 3.6. Найти полосу пропуска- 33вдс» ния усилителя, изображенного на рис. 3.11, если К = К» = =1 кОм, С»=С»=С»=Се= = 1 мкФ. Рис. 3Д6 Ответ: 57,809 кГц, 3.7. Во сколько раз изменится коэфф»шнент частотных искажений М, на частоте 1 М1 и, если в схеме на рис. 3.1 транзистор ГТ108А заменить транзистором ГТ305А? Считать, что К, = = К„= 1 кОм, К! = 40 кОм, К» = 10 кОм, К„= 2 кОм; использовать справочные параметры транзисторов при типовых режимах по постоянному току. Ответ: 7,35. ГЛАВА 4 ОБРАТНЫЕ СВЯЗИ В УСИЛИТЕЛЯХ 8 4.1. ПОНЯТИЕ ОБРАТНОЙ СВЯЗИ Обратную связь вводят лля того, чтобы улучшить показатели усилителя или придать ему некоторые специфические свойства. В общем случае обратная связь в усилителе осуществляется подачей части сигнала с выхода на вход.
Основная структурная схема усилителя с обратной связью показана на рис. 4.1, где 8 — некоторая величина, характеризующая электрические сигналы. В наиболее общем случае К и 7 — комплексные коэффициенты 103 ИК ИК/К К., 1+уК' Применение ООС приводит также к уменьшению нелинейных искажений в усилителе, которые оценивают коэффициентом гармоник Рис К.г Рис 4.1 сителъного изменения коэффициента усиления усилителя без обратной связи, т. е. передачи, причем обычно (К ( > 1, а (у( <!.
Для этой схемы можно записать У = Я + у5,~, но 5 „= КЗ'; следовательно, Т = Я,„+ уКЯ', откуда 5' = 5 /(1 + уК). Окончательно получаем Б „= КЯ (1 — уК) и общий коэф~>ициент усвлення усилителя с обратной связью К К ~,„ Модуль знаменателя последнего выражения может быть либо больше, либо меньше единицы. Поэтому включение обратной связи либо увеличивает, либо уменьшает общий коэффициент усиления.
Если общий коэффициент усиления увеличивается, то обратную связь называют положительной (ПОС), а если уменьшается — отрицательной (ООС). Следует иметь в виду, что в одной и той же схеме обратная связь на одних частотах может действовать как отрицательная, а на других— как положительная. Для ООС в области средних частот можно записать К К К !+уК Г' (4.1) где К = ~К (, К= )К), у=!у), Е = ! +уК вЂ” фактор или глубина обратной связи. Применение ООС повышает стабильность коэффициента усиления, т. е. коэффициент усиления становится менее чувствительным к изменению параметров. Предположим, что в выраженшт (4.1) уК:в 1, тогда К 1 ° ОС уК у' (4.2) ИО т.
е. коэффициент усиления усилителя с обратной связью будет определяться только коэффициентом передачи цепи обратной связи и практически не будет зависеть от К и его возможных изменений. В обшем случае относительное изменение коэффициента усиления усилителя с ООС в 1+ уК раз меньше отно- Кг где И, — эффективное значение первой (основной) гармоники сигнала на выходе усилителя; <Уь (/„(1м ...
— эффективные значения высших гармоник сигнала, Высшие гармоники сигнала возникают из-за нелинейности входных и выходных характеристик транзисторов усилителя. Чем большс амплитуда сигнала, тем сильнее сказываются нелинейности и тем больше уровень высших гармоник. Поэтому основным источником нелинейных искажений в усилителе являются выходные каскады, где уровень сигнала максимален. На рис. 4.2 показана структурная схема усилителя, в выходном каскаде которого появляется некоторый сигнал В, характеризуюший высшие гармоники сигнала.
Если предположить, что Кз к К„то охват такого усилителя цепью ООС с коэффициентом передачи у приводит к уменыпению коэффициента гармоник. Это объясняется тем, что уменьшение размаха выходного сигнала путем введения в усилитель ООС приводит к ослаблению высших гармоник в значительно большей степени, чем к ослаблению основной гармоники сигнала. Для оценочных расчетов можно считать, что К, =К„/(1+уК), (4.3) где К=К,Кь Отрицательная обратная связь широко используется также лля улучшения амплитудно-частотных характеристик усилителей. Она позволяет расширить полосу пропускания, что обеспечивает уменьшение частотных искажений сигналов сложной формы.
Частотные искажения в усилителе характеризуют коэффициентом частотных искажений М (еэ) = Ке/К (е1), где Ке — значение коэффициента усиления в области срецних частот. Коэффициент частотных искажений показывает, во сколько раз отличается усиление усилителя на данной частоте гв от его значения в области средних частот. Если охватить усилитель цепъю частотно-независимой ООС, то частотные искажения уменьшаются. Коэффициент частотных искажений уси- лителя с обратной связью можно определить по формуле Мг (е») — 1 где Мв,(ез) — коэффициент частотных искажений в усилителе без обратной связи; г — глубина обратной связи.
ПРИМЕРЫ И ЗАДАЧИ 4.1. В двухкаскадном транзисторном усилителе с общим коэффициентом усиления по току, равным 3000, использованы транзисторы с коэффициентом р = 100. В схему включена ООС с параметром у = 0,01. Определить изменение общего коэффициента усиления (;з,') при наличии обратной связи и без нее, если изменение напряжения питания приволит к уменьшению параметра р до %. Решение 1. Находим изменение коэффициента усиления при отсутствии обратной связи. Учтем, что в двухкаскалном усилителе этот коэффициент пропорционален ()з: К»»Кг = р1»рз отсюда К, Я 3000. 50з Кз = — » — з-= — 1 — = 750. рз 100 Изменение коэффициента усиления составляет (3000 — 750)( /3000 =- 75 /.
2. Находим изменение коэффициента усиления прн наличии ООС. Согласно формуле (4Л), 3000 750 1+ 3000/100 ' ' ~ 1+ 750/100 Изменение коэффициента усиления при наличии ООС составляет 96,7 — 88,2 96,7 Таким образом, введение обратной связи привело к уменьшению изменений коэффициента усиления примерно с 75 до 8,8 /„что можно считать существенным улучшением.
Вместе с тем пример»юказывает, что увеличение сгабильност»» достигается за счет существенного уменьшения коэффициента усиления. 112 4.2. Усилитель с коэффициентом усиления по напряжению, равнь»м 10, имеет на некоторой частоте а»» коэффициент частотных искажений М(ез») =2. Рассчитать необходимый коэффициент передачи цепи частотно-независимой обратной связи, при которой козфф»шиент частотных искажений М(ез») уменьшится до значения )/22 Ответ: 0,144. 4.3.
В двухкаскадном транзисторном усилителе использованы транзисторы с коэффициентом передачи тока базы () в диапазоне от 30 до 120. Известно, что при максимальном значении р усилитель ил»ест коэффициент усиления по току, равный 3000. Найти минимальную глубину обратной связи, прн которой уменьшение усиления за счет разброса параметра р не превышает 10;~ по сравнению с максимальным значением. Определить требуемое значение коэффициента у и результирующее максимальное усиление, Ответ: 4,5 ° 10 з; 22,2. 4.4. Усилитель с коэффициентом усиления по напряжению, равным 100, и выходным сопротивлением 1 кОм работает на чисто емкостную нагрузку С„= 100 пФ.
Определить, на сколько изменится верхняя граничная частота усилителя, определяемая по уровню — 3 дБ, при введении ООС с частотно-независимым коэфф»»ц»»ентом 7 = 0,1. О»ивет: на 6,6 Мгц. 8 4.2 УСИЛИТЕЛИ С ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОЙ ОБРАТНОЙ СВЯЗЬЮ а) Последовательная обратная связь ио наиряжению Структурная схема усилителя с последовательной обратной связью по напряжению приведена на рис. 4.3. На входе схемы происходит алгебраическое суммирование напряжений н,„и н Поскольку сигнал обратной связи н вводится последовательно с сигналом и , такую обратную связь назь»лают последовательной. Кроме того„ сигнал обратной связи и„, здесь пропорционален выходному напряжению.
Поэтому такую обратную связь называют обратной связью по напряжению. Часть структурной схемы, заключенная в прямоугольник, представляет собой эквивалентную схему собственно усил»»геля, у которого известны Км — входное сопротивление, К вЂ” выходное сопротивление и К턄— коэффициент усиления по напряжених> в ненагруженном состоянии (холостой ход).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
