1629382645-b4e04346f8103ace08f21d88eab88aa5 (846433), страница 20
Текст из файла (страница 20)
В схеме с обратной связью во входной цепи протекает ток ! . Входное сопротивление схемы с учетом обратной связи определяется как г г е ! ! г Из схемы определяем е, — ре,„„= !.!!в, Но г,„= 1; !!в, поэтому ав = г!1;+ АзР~гй; (8.2) Входное сопротивление усилителя л, также определяется обратной связью. В основной схеме усилителя с последовательной обратной связью оно равно )(м = )(,Л! + А ()). (8.3) где й',-сопротивление параллельно соединенных выходного сопротивления усилителя и сопротивления цепи В.
Вывод (8.3) приведен в приложении Е!. Из (8.2) и (8.3) следует, что отрицательная обратная связь, которая дает положительную величину !)А (см. разд. 8.3.3), увеличивает входное и уменьшает выходное сопротивления схемы. И то и другое желательно, так как увеличение входного сопротивления уменьшает необходимый ток источника сигнала, а уменьшение выходного сопротивления означает, что сигнал на выходе меньше зависит от подключаемой нагрузки. Пример 8.2 Транзистор в схеме на рис. 8.3 имеет Ьг, — — 100 и 6ь = 1000 Ом, а. Определить А,, А,, Я; и Я, без учета обратной связи.
б. Решить задачу с учетом обратной связи. в. Если Р, = 0,1 В, определить Р,„ и Р,„„. г. Определить коэффициент усиления, если параллельно выходу подключен 500-Ом нагрузочный резистор. 304 ГЛАВА 8 Отсюда ИА 1 ЫА (8.4) А 1+~ЗА А Выражение (8,4) показывает, что если коэффициент усиления А, изменяется в ИА~/А, раз„то изменение коэффициента усиления усилителя с обратной связью ЫА /А будет меньше в (1+ РА,) раз. Пример 8.3 Усилитель с обратной связью имеет рА = 9. Если А, изменяется на 10% (из-за изменения Ь „Ь,, или по любой другой причине), каково будет им~а:,'центре /я пгет1еутлъ ) кр~фА1пу1яента уг ур пихтяя ОБРАТНАЯ СВЯЗЬ В УСИЛИТЕЛЯХ 305 Схема усилителя с обратной связью на полевом транзисторе с управляющим ри-переходом, изображенная на рис.
8.4, является простейшей и наиболее легко анализируемой схемой с обратной связью. Напряжение обратной связи задается цепью р (Я„и Я ), которая подключается последовательно непосредственно к источнику сигнала. Пример 8.4 а. Определить коэффициент усиления схемы с обратной связью (рис. 8.4), если полевой транзистор с управляющим ри-переходом имеет д = 0,002 См.
ЗОб ГЛАВА ~ Схема на рис. 8.4 используется редко, потому что ни один из выводов источника сигнала о, не заземлен. На практике в большинстве случаев один из выводов у источника сигнала непосредственно подключается к земле, однако данная схема не будет работать при заземлении одного из выводов источника сигнала. В большинстве схем с обратной связью по напряжению напряжение обратной связи создается на резисторе эмиттера или истока, не зашунтированного развязываюшим конденсатором, При отрицательной обратной связи это напряжение совпадает по фазе с напряжением источника сигнала и их разность уменьшает входное напряжение, входной ток и коэффициент усиле- ОБРАТНАЯ СВЯЗЪ В УСИЛИТЕЛЯХ 307 Пример 8.5 Определить входное сопротивление схемы на рис.
8.5, используя формулы обратной связи. Решение Входное сопротивление Р, схемы без обратной связи, т.е. когда эмиттер заземлен, равно Ь,, С обратной связью Я, = ~1+ ~3А)Л,. Здесь М2 (1 + ~~е) ~е1 ~~е ' После подстановки получаем . гллвл ~ Резистор обратной связи А действует как резистор в цепи эмиттера без развязывающего конденсатора. Поэтому точный коэффициент усиления первого каскада равен А,, = — Ьг, А,,/~Ь,, + (1 + Ь~,) ЯД = = — 100 400 Ом/~800 Ом + ~101) .
100 Ом1 = — 40000 Ом/10900 Ом = — 3,67. Определим нагрузочный резистор второго каскада А„= 2 кОм ~~ 5 кОм = 1428 Ом. Далее А~~ — — — Ь „К~, ~Ь,, = — 100 1428 Ом/800 Ом = — 178,5, А,,,=,,, А,, А.-,,-,,=...,~ —...3„.67) ... ~.—... 178,51 =, .655,,1,, 309 ОБРАТНАЯ СВЯЗЬ В УСИЛИТЕЛЯХ Как и в случае обратной связи по напряжению, нужно ввести резистор обратной связи Я . Для В = О это выполняется включением Яг между выходом и землей. Принцип обратной связи по току достаточно сложен и приводит в затруднение студентов. Для упрощения введем точные определения терминов. А, — это коэффициент усиления по току схемы с резистором обратной связи, но подключенным к земле, так что б = О.
А,. = 1,„„1'1,„, где 1,„„-ток, протекающий через выходной нагрузочный резистор (Я на рис. 8.7), а 1,„— входной ток схемы. Если ко входу схемы подключен генератор напряжения, можно использовать эквивалентный генератор тока Нортона.  — это отношение тока через резистор обратной связи к выходному току 1, „. Можно предположить, что е,„очень мало или даже приблизительно равно О. Исходя из этого, можно считать, что Я включено параллельно Я, . Для большинства схем это приближение очень точно.
Сначала рассмотрим схему без обратной связи (В = 0). Пример 8.7 Определить коэффициент усиления по напряжению и коэффициент усиления по току схемы на рнс. 8.7, если резистор обратной связи отключен от входа и подключен к земле. Решение Определим коэффициент усиления по напряжению без обратной связи 1 „= 1ш е,„= 1,„Я е,„„= Яг,1„„(Я, ) Яг), А,= "1,1,(Яь ) Яг) "г.(ЯЕ) Яг) (8.6) Коэффициент усиления схемы по току А; равен току 1,„„через Я„, деленному на входной ток. Без обратной связи (при Я, подключенном к земле) ток от генератора тока Яг,1, делится между Яь и Я, и ток через Я, равен 1.„„= Я„1, Я,)(Я„+ Яг).
При наличии обратной связи 1, = 1,„ и А, = 1,„„1'1,„= Яг, Я 1'(Я, + Яг ). Эти уравнения по существу такие же, как и для любого усилителя на биполярном транзисторе. Когда резистор обратной связи подключен ко входу, часть выходного тока, определяемая коэффициентом б, отводится от входа, как показано голубой стрелкой на рис. 8.7. В практических схемах входное напряжение е,„ мало по сравнению с выходным напряжением е,„„.
Если входное напряжение принять равным О В, то получается, что Я параллельно Я и ток через Я определяется простым делением тока: 11 — — (Я, /Я ) 1,„„. ОБРАТНАЯ СВЯЗЬ В УСИЛИТЕЛЯХ ~сс Рис. 8.8. Основная схема однокаскадного усилителя с обратной связью по току. 312 ГЛАВА 8 Коэффициент усиления по напряжению этой схемы 1; Ьг, Яяо 450 Ом 2000 Ом 1! 18 000 Ом !00 1м йи 600 Ом 900 Ом А, = (450 Ом/600 Ом) ! 00 (1800 Ом»»900 Ом) = 150. б. С обратной связью, В этом случае имеем !3 = Яь1'Яг — — 2000 Ом/18 000 Ом = 0,111, ВА, = 0,111 ! 1,25 = 1,25, 1 + ))А, = 2,25 ", Ану — — А»1(! А- ВАь) = 11,25!2,25 = 5, А»г = А,у(! + ВА;) = ! 50/2,25 = 66,7, Я, = Я,!(! + ВА,) = 112,5 Ом/2,25 = 50 Ом.
Результаты этого примера можно проверить, подав напряжение от источ- ника сигнала и определив результирующие напряжения и токи схемы. Пример 8.9 В схеме на рис. 8.9 определить напряжения и токи, если о, = 0,3 В. Решение Первой задачей является определение тока, протекающего при о» = 0,3 В. Из рис. 8.9,а видно, что входное сопротивление (в направлении к о,) равно Я, 11 Я',„. Зная (из предыдущего примера), что Я,„с учетом обратной связи равно 50 Ом, можно вычислить Я 11 Я',„= 50 Ом, Я',„= 150 Ом. 50 Ом!(150 Ом — 50 Ом) = 75 Ом.
Из этого следует, что полное входное сопротивление (в направлении к с ) равно 225 Ом и что Я,', ов 75 Ом 03 В=01 В, Я + Я'.„225 Ом = о,7зы = 0,1 В/900 Ом = 0,1!! мА, 1эу !ь = 11,1 мА, 1 и» = ГЯг1(Яс + Я .)2' Ьг (ь = 9»»10. 11,1 мА = 10 мА, о.„„= 1,„„Яс — — 10 мА 2000 = 20 В, А, = о,„„/в,„= 20 В!0,3 В = 66,7. Для определения коэффициента усиления по току ~оператор напряжения изобразим в виде эквивалентной схемы Нортона. Тогда 1„ = !яв + ! + (ь + + (г. Падение напряжения на эквивалентной входной цепи равно О,! В и соот- ветствует, как было уже определено, току 0,11! мА. (я — — 0,1! 1 мА, явв )а = е,„/Я = О,! В/150 Ом = 0,666 мА.
!г = 20 В/18 000 Ом = 1,111 мА, 1,„= 0,666 мА + 0,1! 1 мА -ь О,! 11 мА + 1,111 мА = 2 мА, " Некоторые авторы вычисляют А, .лля тока коллектора транзистора. В этом случае А, = 12,5, но !1, согласно этому определению, также изменяется до 0,1, поэтому произведение ВА, по-прежнему будет равно 1,25 (см. задачу 8.18). ОБРАТНАЯ СВЯЗЬ В УСИЛИТЕЛЯХ 3!3 А,. = ~', „/~.„= 10 мА/2 мА = 5, К', = г,„,й,„= 0,1 В/2 мА = 50 Ом. Значения А„А, и Н, проверяются в соответствии с примером 8.8. Токи и напряжения схемы показаны на рис. 8.10.
Заметим, что в этой задаче г.„„=20Ви г =0,1В. ГЛАВА 8 1+ 13А, =б, А, = А,/(1 + 13А,.) = 45/б = 7,5, А,. = 900 Ом ~~ 900 Ом = 450 Ом, Я, = 450 Ом/6 = 75 Ом. А теперь подключим к схеме источник напряжения с сопротивлением 150 Ом. При этом отношение коэффициентов усиления с обратной и без обратной связи будет равно А, 1 Я +Я, 16000м 1 А, 1+13А Я,+Л, б 2250м 2,25 Это поовеояется оезчльтатами..поимела...8..8, ОБРАТНАЯ СВЯЗЬ В УСИЛИТЕЛЯХ 3!5 2. Определяем А„без обратной связи. 3. Определяем А; с обратной связью. 4. Определяем (1 и ))АО 5. Вычисляем коэффициент усиления по напряжению с обратной связью. 6. Проверяем ответы.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
