Минаев Е.И. - Основы радиоэлектронники (1266569), страница 38
Текст из файла (страница 38)
Очевидно, выходное напряжение в этом случае равно 11„„= — 1„Лез= — 1зх2е,= — (Ее)йг) У,.ю откуда (8.22) по отношению к ЭДС где Ки — коэффициент передачи напряжения генератора. Г тси гы хв Рве. 8З4. Структурная схема усилителя с параллельной обратной связью по напряжению б) Рис. 8.!5. К определению выходного сопротивления усилителя с параллельной обратной связью по павряжевию где 2=йг2 /(Юг+2 ), Выходной ток равен сумме двух токов: г вгг х = г се+ г г где т'„= У,ых!(Л„+Я); У= (11,ы,— (1К„т),,)(Х, „; (1=2~(2„+2). Таким образом, гвыг гев + ~ 1 1 1 ргт Гт,, у.,ы у,~ Еы+ Е Е,, вых (8.23) Следовательно, выходное сопротивление Я,ы = (У„+2) ~~ 1 — РК.
2. Представляя выходную цепь усилителя эквивалентным ге нератором тока, получаем схему, изображенную на рис. 8.15,б. При подаче на выход напряжения У,ы, выходной ток и,„„и.. х '~г 1вых=1ев+1 Ктв1вх= + — Ктв и~,+л х, „ Л„+Е Кг-Ьлвв Обозначая ся т = 1вхДсв = 1т гl ( Йг+ 2вх) > Мы нашли входное сопротивление усилителя и коэффициент передачи напряжения от генератора до выхода усилителя. Выходное сопротивление усилителя, охваченного параллельной обратной связью по напряжению, можно найти двумя способами: 1.
Для определения выходного сопротивления подаем на выход напряжение Уг и замыкаем генератор ЭДС на входе. В результате получаем схему, показанную на рис. 8.15, а на которой, как и на рис. 8.14, выходная цепь усилителя представлена эквивалентным генератором напряжения. Напряжение, передаваемое с выхода на вход, равно (угх= тГвыхц (Уев+ т) получаем х.,+г г,'„, =г,„„11 1 Ртотв (8.24) 8.10.
ПАРАЛЛЕЛЬНАЯ ОБРАТНАЯ СВЯЗЬ ПО ТОКУ Структурная схема усилителя с параллельной обратной связью по току приведена па рис. 8.16. Пользуясь этой схемой, найдем входное сопротивление усилителя, охваченного обратной связью. ся хяд "а я Рнс. 8.18. Структурная схеме уснлнтеля с пэраллельной обратной связью по току 191 Можно показать, что выражения (8.23) и (8,24), определяющие одно н то же выходное сопротивление усилителя, тождественно равны. Анализируя формулы (8.23) и (8.24), можно сделать следующий вывод. Выходное сопротивление при параллельной обратной связи по напряжению определяется параллельным соединением двух сопротивлений: 3.„„и (3 +Я), одно из которых уменьшается.
Причем можно считать, что либо 2„,„уменьшается в (1 — (1К,) раз, либо (3 +2) уменьшается в (1 — р,йт,) раз. В некоторых случаях малое выходное сопротивление нежелательно. Например, при подключении следующего каскадатранзисторного усилителя к усилителю с малым выходным сопротивлением входной ток подключаемого усилителя при линейном изменении ЭДС может быть нелинейным вследствие нелинейности его входного сопротивления. В этом случае искусственно увеличивают выходное сопротивление, включая между выходом одного каскада и входом другого резистор с сопротивлением, в несколько раз превышающим входное сопротивление подключаемого каскада.
Параллельная обратная связь по напряжению находит широкое применение при условии, что она является отрицательной. Чем глубже отрицательная обратная связь, тем точнее становится приближенное выражение (8.22). Важным является то, что при глубокой обратной связи усиление почти не зависит от изменения параметров усилителя. Входной ток 1вх = 1вх+ 1св, где 1„= ((/ — (1 „+1„)р1/Х„, или 1 (Я„+р) =1/ — 1,„„р, Следовательно, г!,— 1,„„р г!,.(! — 1.„„р/и.„) 'св— г„+р г..+р Так как отношение тока на выходе к напряжению на входе является динамической крутизной или передаточной проводимостью усилителя 5з, равной по определению 8,=1,.„/и,„, (8.25) то 1св — (/вх(! оар)/(с св+р) ° Пусть Кр — коэффициент передачи напряжения усилителя от входа до сопротивления обратной связи, равный К,= и,/(/„=з,р, (8.26) где (/р — напряжение на сопротивлении связи р, создаваемое только выходным током усилителя.
Тогда У„(!-Кр) 1св = г„+р Учитывая, что ! вх 1 Кр + 3 и,„г,„г.,+р получаем г,',=2 ~(,"" . (8.27) Р Это выражение показывает, что входное сопротивление усилителя с параллельной обратной связью по току определяется параллельным соединением собственного входного сопротивления усилителя и суммы сопротивлений (Я +р), поделенной на (1 — Кр).
При глубокой отрицательной обратной связи Крсб и )Кр~>>(, поэтому второе сопротивление мало даже при большом сопротивлении связи. Нетрудно заметить, что второе сопротивление, шунтирующее основное входное сопротивление, зависит от сопротивления нагрузки, влияющей на К„: чем больше сопротивление нагруки, тем меньше Кр. В предельном случае, при Р„=ос, тока в нагрузке нет, Кр — — О и параллельно входному сопротивлению усилителювключенотолько сопротивление (Е„+р). Для определения выходного сопротивления преобразуем схему усилителя так, как показано на рис.
8.!7. !92 аса хха Рнс. 8.!7. Схема для определения выходного сопротивления усилителя с па- раллельной обратной связью по току Напряжение на сопротивлении обратной связи Уа=/,„,р. При этом г гр Увх = (/а = /вмх г.,+г г,„+г ' Выходной ток 77..— км, 77, .+ к,(г/(г„+г)) р7.. гвмв+ р гвмх+ р откуда (8.28) где г Ка= Кв г,.+г '(8.29) /вк Ес/Рв; /вк /са; /св /вмхр/рсв.
Следовательно, коэффициент передачи тока Ку = /амх// ак Ясв/р. '(8.30) Выражение (8.30) можно вывести и другим способом; при параллельной обратной связи по току Кг = Кг/(1 — рг Кт) . При глубокой связи К) = — !/рг, где ~)г=-р/г„, откуда Кгжг /р, и з а ха пва 193 Таким образом, как при последовательной, так и при параллельной отрицательной обратной связи по току выходное сопротивление увеличивается. Как было показано ранее, при глубокой отрицательной обратной связи в соответствии с '(8.27) входное сопротивление Я,к очень малб, поэтому можно считать, что Рис.
8.18. Схема двухкаскадного усилителя с параллельной обратной связью по току Пример. В качестве примера параллельной обратной связи по току рас. смотрим широко применяемую схему стабилизации режима транзвсторного усилителя по постоянному току, показанную на рис. 8.!8. Пусть первый транзистор при заданном режиме имеет параметры: Л(з)„ =1,2 кОм; йз! 40;1/Дзт =40 кОм.
Параметры второго транзистора; й т! -0,5 кОм; Дй!)э 50; 1/Л'Эт)э=10 кОм. Прн коллекторном токе второго транзистора (кз=5 мА постоянное напра. жение на сопротивлении р равно 0,5 В, причем это напряжение делится сопротивлением Йа~ и Я, так, как показано на схеме. Шунтирующим действием входного сопротивлевия транзистора по постоян. ному току можно пренебречь, так как оно в несколько раз больше )(ь В самом деле, считая, что коллекторный токпервого транзистора/я, ! мА и дэ, дя! -40, получаем К„=яяэпт„/1к,=0,16 40/1 6 кОм. Выполненный выше расчет проведен для германневых транзисторов.
Для нремниевых транзисторов Р, = булет еще больше, Например, лля ива=06 В )1, -=25 кОм, если Нм.= — 40 и К, =60 кОм, если Лм. !00. В схеме имеется отрицательная обратная связь по постоянному току. действительно, с уменьшением тока второго транзистора уменьшаются напряжение на базе первого транзистора в его коллекториый ток. При этом коллекторное напряжение первого- транзистора возрастет, что должно вызвать увеличение коллекториого тока второго транзисто а.
) Параметры усилителя (см. рис. 8.18) можно определить в следующем порядке; 1. Убеждаемся, что в схеме имеет место сильная отрицательная обратная связь по току, т. е, (5К(л 1. В самом деле, учитывая, что лишь часть выходного тока транзистора )гТ1 (равная 6/!О) попадает во входную цепь транзистора МТ2, коэффициент усиления тока усилителя без обратной связи Кг=КпКгз=40 (6/!0).50= 1200. Кроме того, (Ь -р/Е., — 1/22.
Следовательно, )5гКг) 55> 1. Кв= ( — 2,2/1) (-0,91/0,1) = ( — 2,2) ( — 9,1) як 20 К ж-!/()~=22, 2. Убеждаемся, что входное сопротивление усилителя малб. Согласно (8,27) Е =Ечя)! . Ю— см РР с ! Р вз Р Р В рассматрвваемом случае Ко=К~Ко где ~" (Лхтэ )(.1 =((.1 И.хх, (й~т,), +1)р й~',) +(йм.+1)р Подставляя величины параметров и сопротивлений, получаем К~ св — 120; Кхюо,й, Следовательно, Х кв(2200+100)/120.0,9=20 Ом, 3.
Учитывая, что коэффициент усиления но току равев Кт, а входной ток ),„мЕ,)((о получаем *=Кг( *=Кг(Е !и.). Следовательно, выходное напряжение (). =и *((. =А,(я )((,)е*. Таким образом, для схемы, изображенвой на рис, 8.18, общий коэффициент усиления по напряжению, отнесенный к Э)(С генератора, равен К. = и.,)Е. =(Н,.(К.) (К.,(р).
(8.31) Последнее выражение вмеет большую наглядность. Общий коэффициент передачи напряжения равен произведению двух коэффициентов передача, равных отвошениям сопротивлений. Первый коэффициент передачи К,=(),х/Е,= — гс„/хх Второй коэффициент передачи К,= и.,(и.,= — К.,(р. 8.11. ПРИМЕНЕНИИ ОБРАТНОИ СВЯЗИ ДЛЯ СТАБИЛИЗАЦИИ РЕЖИМА ТРАНЗИСТОРОВ ПО ПОСТОЯННОМУ ТОКУ Отрицательная обратная связь широко применяется для стабилизации режима транзисторов по постоянному току.
Схемы стабилизации, описанные в гл. 5, осуществляют стабилизацию благодаря отрицательной обратной связи. Например, схема, приведенная на рис. 5.37, с подключением к коллектору базового сопротивления является схемой с параллельной обратной связью по напряжению, а схема, изображенная на рис. 5.33, с делителем напряжения в цепи базы и сопротивлением в цепи эмиттера является схемой с последовательной обратной связью по постоянному току. Повышение стабильности этих схем по сравнению со схемой без стабилизации мы характеризовали коэффициентом улучшения стабильности. Схема, представленная на рис. 838, отличается от схем, рассмотренных в гл. 5, не только тем, что в ией применена параллельная обратная связь по току, но и тем, что обратной связью охвачены два транзистора.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
