Электротехника Касаткин (967630), страница 48
Текст из файла (страница 48)
10,81). Отрицательный характер обратной связи обеспечивается цепью обратной связи с сопротивлением г„,, соединяющей выход усилителя и его ннвертирующяй вход. В сопротивлении входной цепи г, учтено внутреннее сопротивление источника сигнала. Для анализа работы усилителя составим уравнение по второму закону Кирхгофа для контура, отмеченного на рис. 10.81 штриховой линией: (10.38 а) и по первому закону Кирхгофа для узла 1: о с вх с ( с вх)1»'' (10.386) где 1с и, 7с и Ув„— токи в цепи обратной связи,цепиисточника сигнала и на входе ОУ. С учетом условий (!0.36) нз системы уравнений (1038) получим: йи- и~ с--"ос~"~ (10.39а) — коэффициент усиления напряжения; г = ()/7' =г, вх с е (10.396) — входное сопротивление инвертнрующего усилителя. Выходное сопротивление инвертирующего усилителя, как и неинвер.
тирующего, мало. Сумматор напряжений. На основе неннвертирующего и инвертирую. щего усилителей можно реализовать неинвертирующий и инвертирующий сумматоры напряжений, Для инвертирующего сумматора напря- 1, Ы.в. Гви их Рис. 10.80 Рис. 10.81 ас Рис. !0.82 жений (рис. 10.82) при выполнении условий (10.36) составим с учетом первого закона Кирхгофа для узла 1 и второго закона Кирхгофа для контуров, отмеченных на схеме штриховой линией, уравнение и = — !1 — 'и + — и / "о.с о,с с' г! гт где безразмерные величины г,/г, н г,/гз — "весовые" коэффициенты.
Выбрав значения сопротнвле!щй г = г, = гз, получим суммио,с ров ание; "н = (",! + ",2). В обобщенном виде работу инвертирующего сумматора определяет выражение и = — Х вЂ” и о.с н сА с (10АО) где га — сопротивление ветви 1 < х < л с источником сигнала, напряжение которого и,. са' Для неинвертиругощего сумматора напряжений (рис. 10.83) с учетом (10.36) из уравнений, составленных по законам Кирхгофа, получим соотношение с! н .с + г ~ з — !и!(~!+ ~ с) сз о.с Г ии Рвс. 10.аз Г2+ Г и о.с (21 +и ) 2 с1 с2 г2 (10.41) и =и,+и и с1 с2' Вычнтатель напряжений.
Вычитание напряжений на основе ОУ можно реализовать по схеме на рис. 10,84, При выполнении условий (10,36) для контура, отмеченного на рисунке штриховой линней„получим и + г 1' — и - гзи 1(гз+ гз) =О, н о.с о.с вх . с2 (10.42а) где ток в цепи обратной связи Сг Н о с и + г о.с (10.42б) и, Рвс. 10.84 Выбрав сопротивления резисторов г, и г, так, чтобы удовлетворялось условие (г, + г )/2г, =1,получимсуммирование: Из снстемы уравнений (10.42) следует ез(е1+ ео с) о,с и о.с в „( С „) с2 „с! Н ПРИ Г,=ез=ев=е О.С (10.43) и =и и и с2 СС Интегратор. В интеграторе на основе ОУ (рис.
10.85) цепь отрнца. тельной обратной связи по напряжению содержит конценсатор емкостью С~. Составим для контура, отмеченного на рисунке штриховой лннией, уравнение по второму закону Кирхгофа; и +и — и =О, н с! вх (10.44а) где т и' = — 1 1 С12 сс О.С СС вЂ” сс (10,446) — нанряжение на конденсаторе обратной связи; 1 =! — 1 = (и — и )/е-с о с е вх с вх вх (10.44в) и = — —,/ и с(к а с ебс — сс (10.45) Избирательные усилители. Избирательный усилитель с характеристикой по рис, 10,59, д реализуется на основе ОУ с параллельной отрицательной обратной связью по напряжению (рис.
10.86) и резонансным сс — в ссс Рис. 30.Я5 Рис. 10.аь — ток в цепи обратной связи (по первому закону Кнрхгофа для узла 1) . Из системы уравнений (1044) при соблюдении условий (!036) следует, что и„+ К7'„- ((,„= О, (10.46а) где (10.466) — комплексное сопротивление заградительного фильтра; о с с гх ( с нх)~ вх (10.46в) — ток в цепи обратной связи (по первому закону Кнрхгофа дпя уз- ла 1). Из системы уравнений (10.46) при соблюдении условий (10.36) следует, что коэффициент усиления напряжения избирательного уси- лителя О (сс) (Г 2 /шл 7( К (ш)е и н (г г (! — со ЛС)г а его амплитудно-частотная характеристика оэЕ К„(о)) = 1(1 — оэ ! С))г (10.47) Прн резонансной угловой частоте со „= 1)' ДС значение коэффн.
пиента усиления напряжения К -+ (на рис. 10.87 — непрерь(впая и линия) . С учетом потерь энергии в реальном резонансном заградительном фильтре АЧХ избирательного уси. лителя будет отличаться от идеальной, как показано штриховой линией на рис. 10.87. шаг ги Рис. (О.ат заградительным фильтром (см. рис. 4.8, а) в цепи обратной связи. Напряжение исто ника сигнала изменяется по синусоидальному закону, Поэтому для расчета режима работы усилителя можно воспользоваться комплексным метоцом, представив все напряжения и токи соответствующими комплексными величинами. Для разделения постоянной и переменной составляющих тока в цепь обратной связи включен конденсатор емкостью С,.
Пренебрегая его сопротивлением, составим уравнение по второму закону Кирхгофа для контура, отмеченного на рис. 10,86 штриховой линией: Использование в цепи обратной связи заградительного гСфильтра (рис. 4.9, а) приводит к аналогичным результатам. Однако гСфнльтры прони лля практической реализации и,поэтому во многих случаях оказываются предпочтительнее резонансных заградительных фильтров.
Такие фильтры на основе ОУ называют также активными гСфильтрамн. 10.1в. усилитель мОщнОсти Усилитель мощности обычно является последним каскадом в цепи усиления сигнала. К его выходу подключается приемник большой мощности. Различают два класса уснлчтелей мощности: А и В. На рис.
10,88 приведена схема усилителя мощности классе А. Для полученна большой мощности необходимо максимально уменьшить сопротивление цепи коллектора усилителя по постоянному току н подключить к ней приемник с сопротивлением нагрузки гн через трансформатор. Рассмотрим сначала режим покоя усилителя, который характеризуется точкой А на коллекторных характеристиках транзистора Тг 101 (рис.
10.89), Так как сопротивление цепи коллектора в режиме покоя. равно активному сопротивлению первичной обмотки трансформатора, то можно считать г — О. Следовательно, нагрузочная характеристика К (см. рис. 10.бЗ) практически параллельна оси ординат (рнс. 10.89), При действии на входе усилителя мощности источника, например сннусондального сигнала е = Е а1псст, переменные составляющие с т токов базы 1 и коллектора 1, транзистора также будут синусоидальными. Однако для переменной составляющей тока сопротивление цепи колл -тора равно приведенному сопротивлению цепи нагрузки [см, (9.8), т. е. г = г„= г (в,/ю ) . Поэтому нагрузочная характеристика коллекторной цепи ло переменной составляющей отличается от аналогичной характеристики а режиме покоя (г т0).
Проведя через точку А нагрузочную характеристику по переменной составляющей, построим зависимость изменения от времени тока коллектора !К=1Ктатпю! инапРЯженил ЦКЭ--(ГКЗтатпюц Определим мощности цепи нагрузки Р„и источника сигнала Р,, Для этого обратимся к эквивалентной схеме замещения усилителя по переменной составляющей (рнс. 10,90), подобной схеме замещения усилительного каскада с ОЭ (рис.
10.62). Исключая из нее резистивные элементы г,, гз и 1/й„с большимн сопротивлениями, получаем Ф г г а я г Кт г Бт Р вт г +611 3 г Бт где ! . — амплитуда синусоидального тока базы. Ь'т Следовательно, коэффициент усиления мощности К Р~Р г й /(г +Мы).
(1048) Его типовое значение равно 100-200. Ряс. 10.90 зог Общим недостатком усилителей мощности класса А является низкий КПД: Р 1 1, ик, и = —" 100 = — — 100 < 50%, Р 2 Е к (10.49) где Ри = ЕКУха " Ри = (1кэ,»1кт(2 мощности источиика пита~щи ицелинагрузкиприусловии ! ~ (ки и (Г ( Е Усилители мощности класса В (рис. 10.91) отличаются от усилителей мощности класса А тем, что у них рабочая точка А выбирается так, чтобы переменная составляющая тока коллектора была ограничена половинои периода, как показано иа рис, 10.92. В течение второго полупериода тока в цепи коллектора практически нет.
Применение трансформатора для подключения приемника, как в усилителе мощности класса А (рис. 10,88), не дает в данном случае больпщх преимуществ. Рабочая точка А расположена так, что при обоих способах подключения приемника напряжение источника питания Е, а сле- 1в Ек г„ гк и» »кат Рис. 10.92 Рис. 10.91 г» Рис. 10,93 З0З довательно, и его мощность будут практически одинаковые. С учетом (10,12) мощность источника питания Р = Е, 1, (и, а мощно;ть цепи нагрузки по (10.13) Ри =- гк(1К,„/2)з м Е„.У, ~4. Следовательно, КПД усилителя мощности класса В Ри Х и 100 100 75% ест 4 Для усиления мощности сннусоидальных сигналов с высоким КПД применяют двухтактные усилители мощности класса В (рис. 1093) с трансформаторными связями. толп.
генеРАТОРы синусОНДАльных КООББАния Генераторы синусоидальных колебаний преобразуют энергию источника с постоянной ЭДС в энергию при синусоидальном токе требуемой частоты. Различают генераторы с самовозбуждением (автогенераторы) и с независимым возбуждением. Последние представляют собой усилители мощности, усиливающие сигналы автогенераторов малой мощности. Автогенераторы можно рассматривать как усилители с положительной обратной связью. Наиболее часто применяется обратная связь по напряжению (рис. 1094) . Для анализа установившегося режима работы автоеенератора воспользуемся комплексным методом. Напряжения на выходе автогенератора н на входе четырехполюсника цепи обратной связи одинаковые =й ВЫХ ВХкис (10.50а) и удовлетворяют условии (10.506) Вых -иу ио.с Вх.с.с' где м К (сс)ВУЕ (щ) -иу иу — коэффициент усиленна напряжения усилителя; ( )е1В"( ) — коэффициент передачи напряжения четырехполюсннка обратной связи 1см (290а)].
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
