Минаев Е.И. - Основы радиоэлектронники (1266569), страница 36
Текст из файла (страница 36)
Сравнивая эту 12 Заказ № 1~34 177 величину с относительной граничной частотой двухкаскадного резисторного усилителя без обратной связи х,р= )гг)г'2 — 1=084, ! убеждаемся, что применение отрицательной обратной связи при ~Ко= — 1 дает увеличение верхней граничной частоты в х,р7хьр —— =2,2 раза. Нижняя граничная частота при этом уменьшается в 2,2 раза.
Если применяется более глубокая отрицательная обратная связь, то при «= » — (5Ко- 1 (8.10) на амплитудно-частотной характеристике на нижних и верхних частотах имеются максимумы, причем относительный подъем частотной характеристики в точках максимума равен оигпьт = (1 8Кз) Ф( (Яз. (8.11) Вычисленный по этой формуле относительный подъем характеристики приводится в табл. 8.1. Таблица 8.1 1О 20 ! 30 40 50 100 2 3 5 6 3,25 3,62 ~ 5,05 1У щах ! 1,06 1,15 1,25 1,34 1,43 1,73 2,36 2,84 Амплитудно-частотные характеристики усилителя показаны на рнс. 8.3. Они построены на основе вычислений по формуле (8.9) в предположении, что граничные частоты однокаскадного усилителя на уровне 0,7 равны г"„=1Оз Гц и Г,=104 Гц.
Если двухкаскадный резисторный усилитель не имеет переходных конденсаторов, то левая часть амплитудно-частотной характеристики остается плоской до частоты г'=О, правая часть характеристики совпадает с характеристикой, приведенной на рис. 8.3. Неигкоюоюш,ий УгилиЮель г дгилилгель игкоюекияни 1Л Укь'1 бд д,т д гд Гд гдт гдх гать к ГЧ Рис. 8.4. Структурная схема усилителя, поясняющая, что при отрицательной обратной связи ис. кажения уменьшаются Рис.
8.3. Амплитудно-частотные характеристики двухкаскадного резисторпого усилителя с отрицательной обратной связью 178 З4. УМЕНЬШЕНИЕ ИСКАЖЕНИИ Покажем, что в усилителе, охваченном отрицательной обратной связью, фон, шумы и искажения, возникающие внутри усилителя, уменьшаются во столько же раз, во сколько раз падает усиление. На рис.
8.4 показана структурная схема усилителя с обратной связью. Усилитель, создающий небольшие искажения, представлен как неискажающий усилитель, к выходному напряжению которого добавляется приложенное извне напряжение искажений ~/ и си Очевидно, что напряжение, характеризующее искажение на выходе искажающего усилителя, г)ссс = йК ~~ссс + (Уиси откуда (с'„,= (У,„/(1 — ВК).
(8.12) Во столько же раз уменьшаются фон и шумы, возникающие внутри усилителя, так как можно считать, что они как бы добавляются иа выходе усилителя. Отличие фона и шумов от искажений состоит в том, что они обычно не связаны с амплитудой усиливаемых колебаний, тогда как искажения зависят от амплитуды.
Напряжение вносимых искажений (сиси может считаться постоянным, если постоянно выходное напряжение усилителя. Поэтому структурная схема на рис. 8.4 справедлива лишь при постоянном полезном напряжении на выходе. Если при увеличении напряжения на входе выходное напряжение увеличится, то увеличатся и вносимые искажения (сиси. Однако пока нет захода в существенно нелинейные области характеристик усилительных приборов, они по-прежнему уменьшаются в (1 — )3К) раз.
Если же выходной ток достигает тока насыщения нлн нуля, что эквивалентно разрыву петли обратной связи, то К становится равным нулю. В этом случае искажения не уменьшаются. Принцип суперпозиции применим лишь к линейным системам. Поэтому только усилитель с малыми искажениями (с малой не- линейностью) может рассматриваться (и то лишь в первом приближении) как линейный усилитель, на выходе которого действует генератор, вносящий напряжение искажений. З.З.
ТИПЫ ОБРАТНОЙ СВЯЗИ На рис. 8.5,а приведена уже рассмотренная нами схема, а на рис. 8.5, б — схема, отличная от нее тем, что вместо напряжения с выхода берется часть тока и складывается с током на входе. Схема иа рис. 8.5,а называется схемой последовательной подачи обратной связи по напряжению, а схема на рис. 8.5,б — схемой параллельной подачи обратной связи по току. Величины К и 8 для схемы на рис. 8,5,б являются коэффициентами передачи тока, и выражения (8.1) и (8.2) остаются справедливыми, но уже для коэффициента передачи тока, а не напряжения. 12* а) и, Рис.
З.б. Виды обратной связи ! На рис. 8.5, в показана последовательная обратная связь по току. Здесь К вЂ” коэффициент, связывающий ток на выходе усилителя с напряжением на его входе. Коэффициент К имеет размерность проводимости, а коэффициент )З вЂ” размерность сопротивления.
Первый можно назвать передаточной проводимостью или крутизной передачи усилителя. Для данной схемы согласно предельной формуле (8.2) Следовательно, передаточная проводимость усилителя при глубокой обратной связи почти не зависит от свойств основного усилителя, а определяется коэффициентом 8. Схема, представленная на рис. 8.5,г, называется схемой параллельной обратной связи по напряжению.
Для нее коэффициент К является сопротивлением передачи. Из структурных схем на рис. 8.5 и выражений для коэффициентов передачи видно, что глубокая отрицательная обратная связь позволяет реализовать усилители с коэффициентами передачи, слабо зависящими от изменения свойств транзисторов и электронных ламп. В дальнейшем будет показано, что усилитель с глубокой отрицательной обратной связью благодаря сильному уменыпению или увеличению выходного сопротивления эквивалентен генератору напряжения (тока), выходное напряжение (ток) которого с высокой степенью линейности пропорционально входному напряжению или току.
66. ЧАСТОТНО-ЗАВИСИййАЯ ОБРАТНАЯ СВЯЗЬ Для изменения амплитудно-частотной характеристики усилителя с обратной связью широко применяют частотна-зависимую отрицательную обратную связь. Одним из примеров является из- 160 бирательный усилитель с отри- и и пз з цательной обратной связью с по- " + мощью двойного Т-образпого моста (рис. 8.6). и„-та из„„ Двойной Т-образный мост (см. й 4.3) имеет коэффициент передачи напряжения (4.15) 14 Рнс. 8.6.
Частотно-завнснмая после- довательная обратная связь по на- са/ыз мз/м з пряженню через двойной Т-образный При аз=0 и от=оп коэффициент передачи напряжения 8 = 1. Чтобы при положительном коэффициенте обратной связи получить отрицательную обратную связь, необходимо иметь коэффициент пе. редачн напряжения основного усилителя отрицательным. При малых относительных расстройках 8 = 1/[1 — 12/(ЛИо) ] нли 8 =10,5 (Л Д/о) Предполагая коэффициент усиления основного усилителя отрицательным и равным — Ко и подставляя значение р в (8.1), получаем коэффициент передачи усилителя с двойным Т-образным мостом — Кз — Кз К=— !+РКо 1+)б,бКо(ЬИо) Сравним данное выражение с выражением для обобщенной резонансной кривой колебательного контура 1 1 р 141 з 1+120(Л,///з) Сравнение показывает, что избирательный усилитель обладает эквивалентной добротностью Я,=Ко/4. Лмплнтудно- и фазочастотные характеристики двойного Т-образно~о моста и избирательного усилителя с двойным Т-образным мостом приведены на рис.
8.7 и 8.8. Принципиальная схема избирательного усилителя с двойным Т-образным мостом показана на рис, 8.9. Основной усилитель состоит из двух каскадов на транзисторах Ъ'Т/ и )/ТЗ. Усилительный каскад на транзисторе )77/ является обычным резнсторным усилителем по схеме с ОЭ с сопротивлением, не зашунтированным емкостьпо в цепи эмиттера. Эмиттерпое сопротивление состоит из сопротивления /47 и параллельно ему включенного выходного сопротивления транзистора )тТ2.
Последнее сопротивление на порядок больше сопротивления К7, поэтому общее сопротивление в цепи эмиттера можно считать равным /47. Емкость СЗ снижает усиление, предотвращая этим генерацию на очень высоких часто- 1Ш ! к/ла! )тз ! д аl ~ аа «т! а! У и'уг - тгуг Рис. 87. Амплитудно- |астотная (а) и фазочастотная (б) характеристики двойного Т-образного моста Рис. 8.8. Амплитудно- ~зстотная (а) и фазочастотная (б) характеристики избирательного усилителя с двойным Т-образным мо- стом Рис. 8.9. Принципиальная схема избирательного усилителя с днойным Т-образ- ным мостом тах.
Ее влияние на усиление и сдвиг фаз в рабочем диапазоне частот пренебрежимо мало. На основании вышеизложенного можно считать, что коэффициент усиления транзистора УТ! для напряжения, подаваемого на вход усилителя (база гТ! — земля), равен К1=)тз/Йт=3. Следующий каскад на транзвсторе 7ТЗ является эмиттерным повторителем с коэффициентом передачи напряжения, близким к единице. Обратная связь подается с потенциометром )хс9 на правый верхний зажим двойного Т-образного моста, а снимается с его левого !82 верхнего зажима и подается на вход эмиттерного повторителя на транзисторе УТ4, Параметры !! и С моста выбийаются исходя из частоты избирательного усиления.
Балансировка моста осуществляется регулируемым резистором ьх, а ширина полосы избирательного усилителя изменяется с помощью потенциометра Й9 в широких пределах. С выхода эмиттерного повторителя ва транзисторе УТ4 напряжение обратной связи через замкнутый переключатель 5 подается ва базу транзистора УТ2. Коллекторной нагрузкой транзистора УТ2, работающего по схеме с ОЭ, является вход транзистора УТ!, включенного для сигнала обратной связи по схеме с ОБ. База транзистора УТ! через емкость С! и выходное сопротивление источника усиливаемого сигнала соединена с общим проводом. Коэффициент усиления тока транзистора УТ! близок к единице, поэтому можно считать, что его переменный коллекторный ток равен коллекторному току транзистора УТ2. Следовательно, общий коэффициент усиления этих двух транзисторов Кз= =!ьйь )ьз!льь,.
Этот коэффициент можно измерить, подавая сигьз) (2) н ал н а базу УТ2 при разомкнутом переключателе 5 . Прв нормальной работе избирательного усилителя переключатель 5 замкнут. Очевидно, что коэффициент передачи избирательного усилителя при частоте баланса моста такой же, как и при разомкнутом переключателе 5, и равен Кь.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
