Герасимов В.Г. (ред). - Электрические измерения и основы электроники (1998) (529641), страница 30
Текст из файла (страница 30)
Входное сопротивление усилителя с отрицательной обратной связью можно определить, если составить уравнение, исходя из выражения (3 43) и учитывая, что и, = Р, ~,„, а и,„=Л,„„, ~,„ Принимая также во внимание, что и„,„= Ки~, уравнение (3.43) можно записать в виде Рис 3.30. Схема усилителя с последовательной отрицательной обратной связью по току Последовательная отрицательная обратная связь по току увеличивает и входное и выходное сопротивления усилителя и не изменяет его коэффициента усиления по напряжению в режиме холостого хода К~„, но за счет увеличения выходного сопротивления уменьшает выходной ток. До сих пор рассматривались обратные связи, создаваемые в усилителях специально.
Ниже будут рассмотрены паразитные обратные связи, которые возникают в усилителе самопроизвольно и очень часто существенно ухудшают его работу. Существует несколько видов паразитных обратных связей: 1) паразитная связь между каскадами через цепи питания; 2) емкостная (электростатическая) связь, обусловленная паразитными емкостями между выходом и входом усилителя; 3) магнитная связь, появляющаяся при близком расположении входных и выходных трансформаторов усилителя. Если в усилителе имеется слабая положительная обратная связь, то ухудшение его работы проявляется в увеличении частотных и нелинейных искажений.
Когда же в усилителе появляются сильная паразитная положительная обратная связь (рК=1), он может самовозбудиться, так как в соответствии с (3.47) прн РК вЂ” «1: 1-РК -+ 0 и К, -«со, т.е. в отсутствие входного напряжения, на выходе усилителя может появиться переменное въгходное напряжение, Наиболее серьезной паразитной обратной связью является связь между каскадами через цепи питания.
Такая связь обычно имеется в много- каскадном усилителе, питающемся от одного источника питания. В этом случае токи всех каскадов усилителя замыкаются через источник питания. Мощные оконечные каскады создают на внутреннем сопротивлении источника питания заметное падение напряжения от переменной состав- 160 ~ошей тока. Это переменное напряжение попадает в цепи питания пер,х каскадов усилителя, образуя нежелательные паразнтные обратные в„зи Для устранения такого вида обратных связей применяют развязыва)ошие Г-образные КС-фильтры, как при сглаживании пульсаций напря®ення в выпрямителе.
Иногда первые каскады даже питают от отдельного выпрямителя. Емкостные и индуктивные (магнитные) обратные связи возникают и )- за нерационального монтажа, когда в многокаскадном усилителе выходпые цепи усилителя расположены вблизи от его входных цепей, что приводит к возникновению заметной емкости и взаимной индуктивности между элементами входной и выходной цепей.
Такие виды обратной связи устраняют в основном рациональным монтажом н экранированисм первых каскадов усилителя. Дпя этого индуктивные катушки, трансформаторы, соединительные провода и выходные цепи помеШают в специальные экраны. В заключение отметим, что устранять паразитные обратные связи довольно сложно, это требует большого практического опыта Задача 3.21. Усилитель с коэффициентом усиления К=100 охвачен отрицательной обратной связью.
Определить коэффициент усиления усилителя с обратной связью К,„,, если коэффициент передачи цепи обратной связи )3 =0,01. Ответ: К„, =50. Задача 3.22. Какое напряжение необходимо подать на вход усилителя. охваченного отрицательной обратной связью с )3 =0,02, для того, чтобы на выходе усилителя получить Ь;„„=2 В, если К=25'? Отвеиг У„„= 0,12 В. Задача 3.23. Изменение коэффициента усиления усилителя с К=1()()() составляет ~ 10%. Определить коэффициент передачи )3 цепи обратной связи, которую необходимо подключить, чтобы изменение коэффициента усиления не превышало ~ 2%, а также значение К, „после подключения депп отрицательной обратной связи. Ответ: )3 =0,004; К .=200.
Задача 3.24. Усилитель с коэффициентом усиления К=150 охвачен отрицательной обратной связью. Определить коэффициент передачи цепи Ратной связи )3, при котором стабильность коэффициента усиления увелнчнтся в 10 раз по сравнению со стабильностью при отсутствии обратно)( связи. Определить коэффициент усиления усилителя К„, Ои)вет: )3 = 0,06; К =15, 3.10. УСИЛИТЕЛИ ПОСТОЯННОГО ТОКА В промышленной электронике, особенно при контроле и измер нии многих неэлектрических величин, возникает необходимость уса ления сигналов очень низких частот — порядка долей герц.
Для этого требуются усилители, имеющие равномерную амплитудно-частотну, характеристику до самых низких частот. Такие усилители называк„ усилителями постоянного тока (УПТ). В многокаскадных УПТ дл„ связи между каскадами не могут быть использованы реактивные эле менты связи (конденсаторы, трансформаторы), поэтому для этой цели как правило, служат резисторы. В усилителях постоянного тока возникают специфические труд ности, связанные с отделением полезного сигнала от постоянных со ставляющих напряжений и тока, необходимых для работы транзисторов, используемых в усилителях. Как и в усилителях с резистивно-емкостной связью, характеристики усилителей постоянного тока должны отвечать ряду требований: 1) в отсутствие входного сигнала должен отсутствовать выходнои сигнал; 2) при изменении знака входного сигнала должен изменять знак н выходной сигнал; 3) напряжение на нагрузочном устройстве должно быть пропорционально входному напряжению. Второе и третье требования в УПТ.
так же как и в других усилителях, выполняются при работе усилителя в режиме А. Для выполнени~ первого условия необходимо отделить полезный выходной сигнал от постоянных составляющих тока и напряжения транзистора. В усилителях постоянного тока отделение постоянных составлякнинх напряжения, как правило, производится компенсационным методом. -Е2 Рис 3 3! Схема двухкаскалного УПТ на биполярных транзисторах 162 На рис.3.31 приведена схема двухкаскадного УПТ на биполярных транзисторах типа п-р-п. Каждый каскад является усилительным каскадом с общим эмиттером. В эмиттерные цепи усилителя включены резисгоры Яэ1 н Яэ2, которые обеспечивают температурную стабилизацию УПТ.
Зги резисторы, как отмечалось в ~ 3.3, создают отрицательную обратную связь. Устранить ее или существенно уменьшить путем включения параллельно резисторам конденсаторов в УПТ невозможно, так как яа очень низких частотах емкости этих конденсаторов должны быть очень большими, а конденсаторы слишком громоздкими. Поэтому в УПТ отрицательная обратная связь не ослабляется, что приводит к уменьшению коэффициента усиления УПТ, но при этом обеспечивается, как отмечалось в ~ 3.9, улучшение ряда свойств усилителя: повышение стабильности коэффициента усиления, снижение нелинейных и частотных искажений, увеличение входного сопротивления и др.
Компенсация постоянной составляющей коллекторного напряжения первого усилительного каскада осуществляется с помощью второго источника питания — Е, создающего отрицательное напряжение относительно общей точки усилителя. Значения К и сопротивлений резисторов делите- ляг, и Л выбирают такими, чтобы в режиме покоя ( Ь',„=О ) напряжение между базой и эмитгером второго транзистора Ь' э = 0,5 В.
Компенсация постоянной составляющей коллекторного напряжения второго усилительного каскада осуществляется с помощью делителя, состоящего из резисторов А и В4 (см.рис.3.31), Чтобы ток делителя А,, А нс нарушал режима работы транзистора, его обычно выбирают значительно меньше тока коллектора: (3.55) Это осуществляется выбором значений сопротивлений резисторов А, И Л2 ° При подаче входного напряжения и,„изменяются токи базы транзистоРов, что приводит к изменению их коллекторных токов. При этом изменяются потенциалы коллекторов, в том числе и ~р 2, а следовательно, и и„„,х Дрейф в УПТ. Усилители постоянного тока имеют специфический "едостаток, затрудняющий усиление очень малых постоянных напряжений и токов.
В УПТ существует так называемый дрейф нуля, который опредегГяет нижний предел усиливаемых напряжений. дрейф нуля заклю'ается в том, что с течением времени изменяются токи транзисторов и валряжени» на их электродах. При этом нарушается компенсация постоянной составляющей напряжения и на выходе усилителя появляется на"ряжение в отсутствие входного сигнала. Поскольку УПТ должен усили- 163 вать напряжения вплоть до самых низких частот, всякое изменение постоянных составляющих напряжения Уко, УБо из-за нестабильности источников питания, старения транзисторов, изменения температуры окружающей среды и т.д. принципиально не отличается от полезного сигнала.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
