Студопедия.Орг Главная | Случайная страница | Контакты | Заказать
 

Примеры отрицательной обратной связи в усилителях



В радиоэлектронных устройствах обычно требуется, чтобы коэффициент усиления был стабильным и точно известным, не зависел от характеристик самого ОУ и частоты входного сигнала. Существует сравнительно простой способ удовлетворить предъявляемым требованиям – введение отрицательной обратной связи (ООС).

Как видно из выражения (5.4) введение ООС в усилитель:

а) уменьшает коэффициент усиления в g раз;

b) ООС в g раз увеличивает входное сопротивление и во столько же раз уменьшает выходное сопротивление.

с) Продифференцируем соотношение (5.4):

. (5.6).

Из этого соотношения следует, что относительное изменение коэффициента усиления с ООС всегда будет в g раз меньше, чем у усилителя без нее. Таким образом, любые относительные изменения коэффициента усиления, связанные с флуктуациями температуры, нестабильностью источников питания и пр. внешними воздействиями на усилителе с ООС будут сказываться в меньшей степени.

d) Введение в усилитель ООС позволяет расширить его полосу пропускания. Если относительное уменьшение усиления от максимального значения для усилителя без ООС DKус/Kус, то при том же отклонении частоты усилителя с ООС согласно (5.6) DKo/Ko будет в g раз меньше. Таким образом, одинаковое относительное уменьшение усиления наступает при большем отклонении частоты по обе стороны от максимума, т.е. полоса пропускания усилителя расширяется.

Усилитель на биполярном транзисторе. Автоматическая ООС в цепи эмиттера.

При нормальных условиях работы транзистора, обратный ток коллектора iKБО , рассмотренный в главе 1 (см. (1.8)), обычно удваивается с повышением температуры на каждые 10о С. В результате может значительно изменяться с температурой и общий ток коллектора, что приведет к появлению нелинейных искажений выходного сигнала.

Рис. 5.6. Обратная связь в усилителе на биполярном транзисторе:

а) в цепи эмиттера, б) в цепи коллектор-база.

Для возможности удержания коллекторного тока в схеме усилителя (рис.5.6 а)) используют резистор RЭ. Механизм воздействия ООС (эмиттерной стабилизации) состоит в следующем. Увеличение тока коллектора в соответствии с общим соотношении для токов в транзисторе (1.7) вызывает соответствующие увеличение тока эмиттера. В тоже время возрастание напряжение на эмиттерном резисторе приводит к снижению потенциала база-эмиттер транзистора:

(5.7).

Тогда, в соответствии с проходной ВАХ транзистора (см. рис.1.15) это должно уменьшить коллекторный ток, и, следовательно, нежелательные температурные изменения последнего можно в значительной мере стабилизировать.

Коэффициент передачи обратной связи в этой схеме, исходя из (5.7), b=RЭ/R.

Аналогичным образом проявляет себя и механизм истоковой стабилизации в транзисторных каскадах, использующих полевые транзисторы.

Усилитель на биполярном транзисторе. ООС в цепи коллектор-база.

Другой распространенной схемой стабилизации режима работы усилителя является введение ООС по напряжению в цепи коллектор-база (рис. 5.6 б)).

Здесь часть тока коллектора IK1 через резистор RБ подается на базу транзистора, так что

(5.8).

Таким образом, увеличение коллекторного тока будет снижать напряжение баз-эмиттер, что в свою очередь по виду проходной ВАХ транзистора (рис.1.15) снизит коллекторный ток, т.е. ООС удержит Iк в прежних значениях.

Коэффициент передачи обратной связи в этой схеме, исходя из (5.8), b=RК/RБ.

Недостатком данной схемы является большая переменная составляющая входного тока через сопротивление RБ, поскольку напряжение на его верхнем конце относительно земли равно напряжению сигнала, усиленного транзистором. Можно показать, что такое включение сопротивления RБ эквивалентно включению на входе сопротивления ,где К – коэффициент усиления.

Иногда, для устранения шунтирующего влияния сопротивления его разбивают на две части и замыкают среднюю точку через конденсатор достаточно большой емкости на землю. Емкость устраняет нежелательную связь между входом и выходом через RБ по усиленному переменному сигналу.

Усилитель на ламповом триоде.

В усилители на ламповом триоде (рис.5.7) ООС осуществляется по напряжению c делителя R1-R2 на сетку, суммируя часть переменного выходного напряжения с входным сигналом.

Рис. 5.7. Усилитель на ламповом триоде с ООС.

Коэффициент усиления усилителя без ООС определяется формулой (5.2). При условиях Ri >>R и RН >>R

(5.9).

Используя (5.9) и общее выражение (5.4), для усилителя с ООС получаем

(5.10),

где - коэффициент передачи цепи обратной связи, представляющий собой просто делитель напряжения.

Модуль коэффициента передачи

(5.11),

который показывает:

a) на низких и средних частотах Ko = SR/(1+SRb) » const;

b) на высоких частотах при оR>>1+SR b ООС исчезает.

Таким образом, выравнивание характеристики происходит за счет снижение коэффициента усиления на низких и средних частотах. На очень низких частотах (w<1/RНС) необходимо учитывать влияние разделительной емкости C: коэффициент усиления уменьшается до нуля, а влияние ООС также исчезает.

с) При SRb >>1 , т.е. реализуется глубокая ООС.

Катодный и эмиттерный повторители.

Глубокую ООС можно также осуществить в усилителях на лампе или транзисторе в схемах катодного или эмиттерного повторителей.

Рис. 5.10. (А) Катодный повторитель.

Например, для усилителя на лампе (рис. 5.10 (A)) напряжение на аноде

Ua =m (Uс-IaRk)= Ia(Ri+Rk), а анодный ток (Uс = U1)

(5.12).

Тогда при условии (1+m)Rk>>Ri коэффициент усиления схемы по напряжению

(5.13).

Таким образом, напряжение на выходе “повторяет” напряжение на входе.

Схема эмиттерного повторителя (рис. 5.10 (Б)) аналогична катодному, где выходное напряжение будет сниматься с цепи эмиттера.

Рис. 5.10. (Б) Эмиттерный повторитель.





Дата публикования: 2014-10-25; Прочитано: 756 | Нарушение авторского права страницы | Заказать написание работы



studopedia.org - Студопедия.Орг - 2014-2017 год. (0.006 с)...Наверх