- •непрерьгоного и импульсного действия
- •Малахов В. П.
- •УСИЛИТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА
- •1.4.1. Входные и выходные данные
- •1.4.3. Коэффициент полезного действия
- •1.4.4. Частотная и фазовая характеристики
- •1.4.8. Нелинейные искажения
- •1.4.9. Амплитудная характеристика
- •1.4.10. Режимы работы усилительных элементов
- •ОБРАТНЫЕ СВЯЗИ В УСИЛИТЕЛЯХ
- •2.2.1. Коэффициент усиления
- •2.2.2. Частотные искажения
- •2.2.3. Нелинейные искажения и помехи
- •2.2.4. Входное сопротивление
- •Контрольные вопросы и упражнения
- •ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ УСИЛИТЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ
- •3.1.1. Питание цепей коллекторов биполярных транзисторов
- •8.1.2. Цепи смещения в каскадах на биполярных транзисторах
- •3.1.4. Питание цепей стоков полевых транзисторов
- •3.1.5. Цепи смещения и стабилизации режима работы в усилительных каскадах на полевых транзисторах
- •3.2.1. Каскады с непосредственной связью
- •УСИЛИТЕЛИ НАПРЯЖЕНИЯ С РЕЗИСТИВНО-ЕМКОСТНОЙ СВЯЗЬЮ
- •Контрольные вопросы и упражнения
- •УСИЛИТЕЛИ МОЩНОСТИ
- •5.2.1. Однотактный трансформаторный каскад
- •5.2.2. Бестрансформаторный однотактный каскад
- •5.3.3. Бестрансформаторные двухтактные каскады
- •УСИЛИТЕЛЬНЫЕ КАСКАДЫ СПЕЦИАЛЬНОГО НАЗНАЧЕНИЯ
- •ОПЕРАЦИОННЫЕ УСИЛИТЕЛИ
- •8.6.1. Защита цепей питания
- •8.6.2. Защита входных цепей
- •8.6.3. Защита выходных цепей
- •8.6.4. Компенсация входного тока сдвига
- •8.6.5. Компенсация входного напряжения сдвига
- •8.6.6. Ослабление влияния синфазного сигнала
- •8.6.7. Увеличение входного сопротивления
- •8.6.8. Увеличение выходной мощности
- •8.6.9. Коррекция частотной характеристики
- •9.4.1. Общие сведения
- •ИДЕАЛЬНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ЭЛЕКТРОННЫХ СХЕМ
- •ДИФФЕРЕНЦИРУЮЩИЕ И ИНТЕГРИРУЮЩИЕ ЦЕПИ
- •ЭЛЕКТРОННЫЕ КЛЮЧИ И ОГРАНИЧИТЕЛИ
- •14.3.1. Насыщенный ключ
- •14.3.2. Ненасыщенный ключ
- •14.4.1. Основные определения
- •14.4.2. Применение ограничителей
- •Глава 17 МУЛЬТИВИБРАТОРЫ
- •БЛОКИНГ-ГЕНЕРАТОРЫ
- •Контрольные вопросы и упражнения
- •Контрольные вопросы и упражнения
- •21.1.1. Классификация триггеров
- •21.1.2. Асинхронный Я&триггер
- •21.1.3. Синхронизируемый RS -триггер
- •21.1.4. Т-триггер
- •21.1.5. Д-триггер
- •21.2.3. Ждущий мультивибратор
- •ИМПУЛЬСНЫЕ УСТРОЙСТВА НА ТИРИСТОРАХ
показатели этого режима имеют промежуточное значение ме жду режимами А и В — к. п. д. 40—50 % при невысоком уровне нелинейных искажений.
Контрольные вопросы и упражнения
1.Каково назначение усилительных устройств?
2.Является ли усилителем повышающий трансформатор?
3.По каким признакам классифицируются электронные усилители?
4.Сколько децибел составит коэффициент усиления уси
лителя, если выходной сигнал больше входного в
100раз?
5.Какой вид должна иметь частотная характеристика в идеальном случае, при котором усилитель не вносит частотных искажений (М — 1)?
6.Какой вид должна иметь фазовая характеристика в иде альном случае, при котором усилитель не вносит фазо вых искажений?
7 |
Охарактеризуйте причины появления нелинейных ис |
||
|
кажений в транзисторном усилителе, пользуясь семей |
||
|
ством выходных характеристик транзистора. |
||
8. |
Определите |
динамический диапазон |
б, усилителя, |
|
если |
= ю. |
|
^вых min
9.Охарактеризуйте основные составляющие собственных шумов усилителя.
10.Чем объясняется увеличение нелинейных искажений выходного тока в режиме С по сравнению с режимом А ?
11.Чем объясняется повышение к. п. д. усилительного кас када, работающего в режиме В, по сравнению с режи мом А?
12.Объясните различие между режимами А, В, АВ.
Г л а в а 2
ОБРАТНЫЕ СВЯЗИ В УСИЛИТЕЛЯХ
2.1. ОСНОВНЫЕ ОПРЕДЕЛЕНИЯ
Обратной связью называют передачу всей или части энергии усиленного сигнала с выхода усилителя или от дельного каскада на вход усилителя. Обратная связь мо
жет быть внутренней, т. е. возникающей благодаря особен ностям конструкции и физических свойств усилительных элементов, и внешней, создаваемой в схеме умышленно для придания усилителю определенных свойств и функциональ ных особенностей.
Обратная связь может возникнуть вопреки желанию конструктора из-за наличия в схеме паразитных связей между каскадами. Такая обратная связь называется па-
разитной.
Элементы схемы, создающие обратную связь, образуют цепь обратной связи. Коэффициент передачи цепи обрат ной связи обычно обозначается р. Цепь обратной связи сов местно с частью схемы усилителя, которую она охватывает, образует петлю обратной связи или контур обратной связи. В зависимости от числа петель обратной связи в усилите ле обратная связь может быть одноили многоконтурнбй.
Е сли напряжение U0с обратной связи пропорциональ но выходному напряжению усилителя, то обратная связь такого вида называется обратной связью по напряоюению
(рис. 2.1, а). Если напряжение 0 ОС обратной связи пропор ционально току в нагрузке усилителя, то обратная связь такого вида называется обратной связью по току (рис. 2.1, б). Кроме того, возможна смешанная обратная связь, при которой напряжение обратной связи имеет со ставляющие, пропорциональные напряжению на нагрузке
итоку в ней (рис. 2.1, в).
Если выход цепи обратной связи подключается ко входу
усилителя последовательно с источником входного сигнала,
то обратная связь такого типа называется последователь- ной (рис. 2.1, г). Если же выход цепи обратной связи и ис точник входного сигнала подключены ко входу усилителя параллельно, то связь называют параллельной (рис. 2.1, д).
В случае, когда колебания источника сигнала и колеба ния, поступающие через цепь обратной связи, совпадают по фазе, обратная связь называется положительной, если же эти колебания находятся в противофазе — то отрица тельной.
В усилительных устройствах для улучшения их показа телей применяется в основном отрицательная обратная связь. Положительная обратная связь находит применение только в специальных типах усилителей и в генераторах са мовозбуждения.
2.2. ВЛИЯНИЕ ОБРАТНОЙ СВЯЗИ НА СВОЙСТВА УСИЛИТЕЛЯ
Оценим влияние обратной связи на основные техниче ские показатели усилителя: коэффициент усиления, иска жения, входное и выходное сопротивления, стабильность выходного сигнала.
2.2.1. Коэффициент усиления
Рассмотрим влияние обратной связи на коэффициент уси ления на примере последовательной обратной связи по на пряжению (структурная схема усилителя приведена на рис. 2.2, а).
Коэффициент усиления усилителя при разомкнутой цепи
обратной связи равен К = — |
. Коэффициент усиления |
^вх |
|
схемы при замкнутой цепи обратной связи определится как
Кс = |
и п |
(2. 1) |
|
иг |
|||
|
|
Коэффициент передачи цепи обратной связи для схе
мы, представленной |
на рис. 2.2, |
g, ft =» - ^ ос . ПрОИЗВе- |
|
фактором |
^вых |
дение РК называется |
цепи обратной связи или |
петлевым усилением. |
|
допустим, что ZBX-»• оо, Zr -*• |
|||
Для |
упрощения анализа |
||||
0. |
Тогда для входной цепи усилителя при принятых на |
||||
правлениях мгновенных значений напряжений можно за |
|||||
писать |
|
|
|
|
|
Or = t/вх + Оос = 0 BJ l |
+ |
= 0 п (1 + РК). (2.2) |
|||
Коэффициент усиления схемы с замкнутой цепью обрат |
|||||
ной связи из (2.1) с учетом |
(2.2) |
|
|
||
|
и |
вых |
|
к |
(2.3) |
|
Кс = |
|
|
1+ рК |
|
|
^вхО+РК) |
|
|||
В общем случае К и р |
являются величинами комплекс |
||||
ными: К = Ке/Фк; р = ре/фР, где К и Р — модули коэффи циента усиления усилителя и коэффициента передачи цепи обратной связи соответственно; <рк и фр — фазовые сдвиги напряжения сигнала, вносимые соответственно усилителем и цепью обратной связи.
Тогда выражение (2.3) запишется следующим образом
Ке/Фк
(2.4)
1 + Кре,ч> ’
где ф = фк + фр. Из выражения (2.4) можно определить модуль коэффициента усиления усилителя, охваченного обратной связью,
к- |
__________ К___________ |
/9 К) |
с |
К 4 — 2РК cos ф + РаК4 ' |
V ' ’ |
Если усилитель охвачен отрицательной обратной связью, то ф = 180° и cos ф = —1.. Тогда модуль коэффициента уси ления, который обозначим К ос. согласно выражению (2.5)
К°с = 1+ рк
При положительной обратной связи ф = 0, и cos ф = 1, сле довательно, модуль коэффициента усиления, который
обозначим Кпс, в соответствии с (2.5) |
|
|
у - |
* . |
(2.7) |
Кпс = |
- г г р г - |
|
Как следует из выражения (2.6), отрицательная после довательная обратная связь уменьшает модуль коэффициен та усиления в (1 + РК) раз при любой величине РК. Вы ражение (1 + РК) в усилителях с отрицательной обратной связью называют глубиной обратной связи.
Как видно из выражения (2.7), при РК < 1 положитель ная обратная связь повышает коэффициент усиления. Это свойство положительной обратной связи используется в
специальных |
типах усилителей. |
|
При РК = |
1 модуль коэффициента усиления усилите |
|
ля с положительной обратной связью становится Кс |
оо, |
|
что физически соответствует переходу усилителя в режим самовозбуждения. Если РК > 1, то усилитель превращает ся в генератор незатухающих колебаний. (Этот режим ра боты устройств с обратной связью будет рассмотрен в гл. 10.)
Определим влияние обратной связи на коэффициент уси ления с учетом конечности значений Zr и ZBXна структурной схеме рис. 2.2, а. В 1.4.1 указывалось, что входной ток и напряжение усилителя обычно определяются в условиях, когда Zr и ZBXможно считатьftчисто активными и равными
R T и R BX. Обозначив а — ■р ,вхр— коэффициент передачи Кг -|- лвх
входной цепи, после несложных преобразований можно най
ти выражения для модуля |
коэффициента усиления усили |
||
теля при отрицательной Кос |
и положительной К Пе обратной |
||
связи |
|
|
|
|
|
|
(2.8) |
|
|
|
(2.9) |
При RBX |
R r коэффициент передачи входной цепи а |
1 |
|
и выражения (2.8) и (2.9) превращаются в (2.6) и (2.7). Па раллельная обратная связь в усилителях часто выполня ется по структурной схеме, приведенной на рис. 2.2, б. Ана логично нетрудно найти выражение для модуля коэффици ента усиления Кос усилителя, охваченного отрицательной обратной связью
К,ЮС |
1 + apiK |
* |
(2. 10) |
|
|