![]() |
![]() |
![]() |
![]() |
Главная -> Схема линии радиосвязи 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 [ 21 ] 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 в этом случае при коротком замыкании нагрузки сигнал обратной связи пропадает, а при Rh-°° - сохраняется. Если цепь обратной связи, выход усилителя и нагрузка соеди иены между собой последовательно, то получаем обратную связь по току, причем сигнал обратной связи пропорционален току, протекающему через нагрузку (рис. 4.31,6). При .,=0 сигнал обрат ной связи сохраняется, а при Rh-<x> - исчезает. По этому признаку можно отличить обратную связь по току от обратной связи но напряжению. В усилителях широко применяется ООС, которая значительно улучн1ает качество работы усилителя, уменьшает нелинейные и частотные искажения, повышает устойчивость, влияет на величину входного и выходного сопротивления. Недостатком ООС является снижение коэффициента усиления, так как напряжение обратной связи вычитается из входного сигнала. Рассмотрим основные соотношения для схемы с последовательной ООС по напряжению (см. рис. 4.30,а): (4.8) Величина, показывающая, какая часть выходного напряжения подается снова на его вход, называется коэффициентом передачи цепи обратной связи: P=t/o.c/C/, x. (4-.9) Коэффициент усиления каскада. Подставив в эту формулу значение f/вх из выражения (4.8), получим формулу для коэффициента усиления каскада, охваченного ООС: Разделив числитель и знаменатель этого выражения на [/ и имея в виду, что Ubux/U=K (коэффициент усиления каскада без обратной связи), получим Ло. .с = К/1+Рк. (4.10) Для каскада, охваченного положительной обратной связью ПОС, Кп.о.с = /С/1-рк, т. е. коэффициент усиления усилителя, охваченного ООС, уменьшается, а охвачегпюго положителыюй обратной связью - увеличивается но сравнению с коэффициентом усп-ления каскада без обратрюй связи. Величина (1 + рК) называется глубиной обратной связи. Коэффициенты нелинейных, частотных и фазовых искажений в усилителях с ООС уменьшаются в (1-f рК) раз, во столько же paJ уменьшаются напряжения н1умов и помех. 126 ![]() ис. 4.32. Схемы усилителей: - с параллельной ООО по напряжению; б -с последовательной ОС по току; в - с последовательной ООС по напряжению (эмит-е вый повторитель) При наличии ООС увеличение напряжения любой частоты иа выходе вызовет немедленное возрастание сигнала в цепи обратной связи, а это, в свою очередь, приведет к снижению усиления данной частоты, т. е. ООС можно использовать для коррекции частотной характеристики усилителя. На выходное сопротивление усилителя также влияет ООС. При обратной связи по напряжению выходное сопротивление уменьшается в (1--р7С) раз, а при обратной связи по току увеличивается во столько же раз. На рис. 4.32, а представлен каскад усилителя, охваченный параллельной ООС по напряжению. Напряжение ОС (точки С и Э) и входной сигнал (точки Б пЭ) подаются параллельно. Сигналом ОС в схеме является ток ОС, который зависит от величины выходного напряжения и от сопротивления резистора R. На рис. 4.32,6 показана схема, в которой осуп1ествляется последовательная ООС по току, так как резистор в цепи эмиттера не блокирован конденсатором. Напряжение ОС, создаваемое На ?э. пропорционально протекающему по нему выходному току. Особого внимания заслуживает схема эмиттерного повторителя (рис. 4.32, в), которая представляет собой усилитель, охваченный вочти 100%-ной последовательной ООС по напряжению, поскольку почти все выходное напряжение вводится во входную цепь (Р 1). Напряжение на выходе каскада повторяет по фазе входное напряжение, что объясняет название схемы. Усиления по напряжению схема не дает, так как Со.о.с = С/(1-i-С) < 1. Коэффициент усиления по току и, ,х ?2 1= 7аых/4х = Обычно RiRs и /С;>1. Эмиттерный повторитель обеспечивает усиление тока и мощности, поскольку Кр=РвыхУ/ох = ПиЛ/ПЛ = KRJR, > 1 Действие ООС вызывает увеличение входного сопротивления каскада, уменьшение его выходного сопротивления и заметное расширение полосы пропускания. Большое входное и малое выходио<5 сопротивления позволяют применять эмиттерный повторитель ц качестве каскада, согласующего значительное выходное сопротивление обычного усилителя с нагрузкой, имеющей малое сопротивление. Благодаря своим достоинствам эмиттерный повторитель получил широкое распространение в самых разнообразных схемах, несмотря на то, что коэффиииент усиления по напряжению у него меньше единицы. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ и ЗАДАЧИ 1. При каких условиях усилитель работает в режиме А? 2. Пронмущества режима Л перед режимами В и С. 3. При усилении сниусондального напряжения на выхот.е усилителя кроме напряжения основной частоты с амплитудой , = 30 В появилось еще н напряжение пторой гармоники с амп.питудой t/m2=2 В. Определите величняу коэффициента нелинейных искажений. 4. Почему в режиме В постоянная составляющая тока в выходной цепн зависит от уровня входного сигнала? 5. С какой целью в выходных каскадах применяются трансформаторы? 6. Почему КПЦ двухтактной схемы dhhic КПД однотактной схемы? 7. Найти коэффициент усиления по мощности Кг усилителя в децибелах, если его коэффипие'нты усиления по наприжепню и по току соответственно равны 20 и 5. 8. Чем отличается работа каскада с Сестрансформаторным выходом от работы обычного двухтактного каскада? 9. Что такое комплементарные пары транзисторов? 10. Определите вид обратной связи (по напряжению или по току) в усилителе, если при разомкнутой нагрузке обратная связь исчезает, а при замкнутой - сохраняется. 11. Определите напряжение обратной связи, если при подключении цепн отрицательной последователыюй обратной связи по напряжению коэффициент усиления усилителя Г=20 уменьшился в 2 раза, а выходное напряжение стало равным 5 В. 4.5. ОСНОВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ШИРОКОПОЛОСНЫХ И ОПЕРАЦИОННЫХ УСИЛИТЕЛЕЙ Широкополосные усилители. Особенностью широкополосных усилителей является способность усиливать сигналы в очень широкой полосе частот -от единиц герц до многих мегагерц. Такую широкую полосу частот имеют некоторые непрерывные сигналы, а чаще всего импульсные, применяемые в телевидении, радиолокации, в аппаратуре многоканальной связи и т. д. Широкополосные усилители должны обладать минимальными частотными, фазовыми и нелинейными искажениями, поэтому они строятся в основном па базе резисторного усилителя, обладающего лучшей частотной, фазовой и переход1Юй характеристиками. Чтобы сделать амплигудно-частотную характеристику более равномерной во всем диапазоне, в схему ншрокополосного усилителя вводят специальные цепи коррекции, которые используют: ча-стотно-завнснмую отрицательную обратную связь, уменьшающую коэффициент усиления для заданных частот; резонансные явления, увеличивающие сопротивление нагрузки на требуемой частоте; увеличение сопротивления нагрузки па тех частотах, где осуществляется коррекция. Наиболее широко применяемой схемой низкочастотной коррекции является схема с использованием цепочки CфRф в выходной цепи усилительного элемента (рпс. 4.33). Общее сопротивление нагрузки в цепи коллектора для переменной составляющей 2к = =/?к-1-1/<оСф. Емкость конденсатора Сф выбирается из условия, чтобы на средних и верхних частотах его сопротивление было мало по срашюнию с Rk. При понижении частоты сигнала полное со-противлегше выходной цени увеличивается, следовательно, растет оэффицнент усиления на низких частотах Kh=SZk. Такая схема коррекции удобна тем, что цепочка Сф/?ф является также развязывающим фильтром по цепи питания. Схема усилителя с высокочастотной коррекцией показана на рис. 4.34. Катушка Lk выбирается настолько малой индуктивности, что ее влияние сказывается только в области верхних частот. Напом- ![]() ![]() Рис. 4.33. Схема усилителя с низко- стотной корректирующей цепоч- 9-1140 Рис. 4.34. Схема усилителя с высокочастотной коррекцией параллельно включенной индуктивности ним, что завал характеристики на верхних частотах обусловлен влиянием емкости Со, которая шунтирует сопротивление нагрузки (см. рис. 4.11, в). Конденсатор Со вместе с катушкой U образуют параллельный колебательный контур, имеющий резонансную частоту /р= 1/2яУ1кСо, которая выбирается близкой к самой высокой частоте усиливаемого сигнала. На частоте резонанса сопро тивление контура становится максимальным и коэффициент усиления Kb=SZk увеличивается. Операционные усилители. Усилитель постоянного тока, охваченный глубокой отрицательной обратной связью, называется one рационным усилителем ОУ. Первогшчально эти усилители предназначались для выполнения различных математических операций: сложения, вычитания, интегрирования, логарифмирования и т. д. В дальнейшем их функции значительно расширились, и в настоящее время ОУ находят широкое применение в аналоговой технике, аппаратуре обработки сигналов, измерительной технике, в генераторах и преобразователях электрических сигналов Fi т. д. Операционный усилитель обладает следующими свойствами: большим коэффициентом усиления - от сотен до сотен тысяч, больишм входным и ма,.1ым выходным сопротивлениями, ншроким частотным диапазоном, низким уровнем шума. Большой коэффициент усиления ОУ дает возможность использовать глубокую ООС, которая стабилизирует параметры ОУ, уменьн1ает искажения. При больнюм входном сопротивлении ОУ практически не потребляет энергии от источника сигнала, который при данном условии может иметь любое вггутрегшсе сопротгшлеиис. Очень малое выходное сопротийленне тает возможность ОУ работать на пизкоомную нагрузку без существенных потерь мощности. При низком уровне шума реальная чувствительность ОУ высока, что позволяет усиливать сигнал с очень маленькой амплитудой. Обычно ОУ имеют ава входа, усиление по которым одинаково. Входы ОУ отличаются друг от друга только знаками. При использовании первого входа (неинвертируюшего) знаки напряжений на входе и выходе совпадают. При подаче снпгала на второй nxoi (ннвертируюшин) знак напряжения Fia выходе меняется на проти-В0П0.ТОЖНЫЙ. Чтобы выходное напряжение ОУ могло иметь как положительный, так и отрицательный знак, в схеме ОУ предусматривают два источника питания: с положительным и отрицательным напряжениями относптелыю нулевой обшей точки схемы, которая, как правило, соединяется с корпусом. Значения напряжений питания для основных типов ОУ не превыигают ±15 В. Структурные схемы ОУ строятся по общему для всех усилительных устройств принципу и состоят из выходного и ряда предварительных каскадов. В качестве первого каскада обычно используется дифференциальный усилитель, обладающий большим /?вх. йС. 4.35. Электрическая прин- Г пиальиая схема ОУ иа ми- I вросхеме К140УД1 низким уровнем дрейфа нуля и хорошей помехозащищенностью. Дифференциальный усилитель представляет собой балансный УПТ, который дает большое усиление выходного сигнала, про-Порционалыгого разности двух сигналов, приложенных к его входам. Выходной каскад ОУ, как правило, представляет собой эмнт-териый повторитель для получения гшзкоомного выходного сопротивления. В качестве примера рассмотрим ОУ на микросхеме К140УД1 (рис. 4.35). В усилитель входят входной и промежуточный дифференциальные каскады усиления, каскад смещения уровня и выходной каскад. Ои имеет инвертирующий вход (вывод 5), неинвентирующий вход {вывод 10) и один выход (вывод 5). Напряжение питания пода-К)т на выводы / и 7 (соответственно -и -f£ ). Вывод 4 -об-Й1ИЙ, остальные выводы испол1>зуют для контроля режима или иодключения внешних элементов. Входной дифференциальный каскад выполнен на транзисторах КГ, и УГг, в общую эмнттерную Чепь которых включен токостабилнзируюншй транзистор УТъ с Сольшим внутренним сопротнпле1шем и с термокомпенсирующим Диодом (транзистор УТе в диодном включении) в цепи базы. Основное назначение входгюго каскада ОУ -- больпюе усиление разностного сигнала при максимально возможном подавлении снн- разной помехи. |
© 2025 Constanta-Kazan.ru
Тел: 8(843)265-47-53, 8(843)265-47-52, Факс: 8(843)211-02-95 |