Применение в оконечном каскаде отрицательной обратной связи по напряжению уменьшает выходное сопротивление усилителя, что благоприятно сказывается на работе громкоговорителей.

применение ее в оконечном каскаде не всегда желательно и может быть оправдано только при конструировании простого усилителя наименьшей стоимости и с невысокими параметрами.

Расчет отрицательной обратной связи по напряжению

Количественно действие отрицательной обратной связи характеризуется коэффициентом обратной связи А, показывающим, во сколько раз обратная сзязь уменьшает усиление каскадов, охваченных ею,

где Р - коэффициент передачи, показывающий, какая часть выходного напряжения подается на вход усилителя или каскадов, охваченных обратной связью; К - коэффициент усиления охваченных обратной

связью каскадов, но без обратной связи. Часто обратную связь характеризуют ее глубиной, т. е. выраженным в децибелах коэффициентом А:

Леб= 201g(l + РК).

Рис. 8-18. Схемы подачи напряжения отрицательной обратной связи при охвате ею двух каскадов.

Включение в цепь отрицательной обратной связи по напряжению реактивных элементов (конденсаторов и индуктивностей) делает ее зависимой от частоты, что часто используется для изменения частотной характеристики усилителя и регулирования тембра (см. стр. 145). .

Отрицательная обратная связь по I U Т току характеризуется присоединением ~i {. цепи обратной связи последовательно с нагрузкой усилителя, а действие ее пропорционально выходному току усилителя.

Отрицательная обратная связь по току получается при включении в катодную цепь лампы сопротивления смещения, не блокированного конденсатором (рис. 8-19).

Применение отрицательной обратной -связи по tokj увеличивает выходное сопротивление усилителя. Поэтому

охваченных

Коэффициент усиления каскадов, отрицательной обратной связью.

Уменьшение коэффициентов нелинейных и частотных искажений, а также напряхсения фона переменного тока при введении в усилитель отрицательной обратной связи выражается следующими формулами:

М

А

А

А

Напряжение, которое следует подвести к усилителю при введении в него отрицательной обратной связи,

вхв = tbx-

Расчетные формулы для каждой конкретной схемы подачи отрицательной обратной связи приведены на рис. 8-17 и 8-18.

Пример расчета. Дат: двухкаскадный усилитель (верхняя схема на рис. 8-18) с /С = 70; t/gx = 0,1 е; Y 5%; t/ф = 0,01 е; = 2 000 витков. Задаемся Р = 0,03. Определяем:

Л = 1 + 0,03-70 = 3,1 (9,8 дб);

Kg = -gj = 22,6; Yp = = -6%;

0,01 3,1

= 0,0032 в;

Рис. 8-19. Схема каскада с отрицательной обратной связью по току.

tBxB = О'* = 0.31 в; Шо = 0,03-2000 = 60 витков.

Каскад с нагрузкой в цепи катода

Такой каскад, схемы которого приведены на рис. 8-20, получил название катодного повторителя и представляет собой частный случай усилителя с глубокой отрицательной обратной связью по напряжению. Это название дано каскаду потому, что в нем переменное напряжение, действующее на выходе, совпадает по фазе и близко по величине с входным напряжением и как бы иовторяет его.

§8-8]

Регулировки в усилителе низкой частоты

ф

Рис. 8-20. Схемы каскада с нагрузкой в цепи катода лампы.

fl - типовая схема; б - схема с дополнительным источником напряжения смещения.

Катодный повторитель обладает большим входным и малым выходным сопротивлениями. Выходное сопротивление

где S - крутизна характеристики лампы.

В катодном повторителе коэффициент передачи Р = 1. Поэтому такой каскад не дает увеличения выходного напряжения по сравнению с .входным напряжением {К < 1).

Расчет 14атодного повторителя

При использовании катодного повторителя в схемах усилителя низкой частоты величину сопротивления нагрузки R и режим работы лампы подбирают таким образом, чтобы падение постоянного напряжения на сопротивлении нагрузки создавало необходимое отрицательное напряжение смещения на управляющей сетке лампы.

Коэффициент передачи напряжения катодным повторителем

ГС - /н

Эквивалентное внутреннее сопротивление (ож) катодного повторителя на нижних звуковых частотах

r:.=

Рис. 8-21. Практические схемы катодного повторителя.

а - однотактный оконечный каскад; б - двухтактный оконечный каскад; в - каскад предварительного усиления; г - фазоинверсный каскад.

Несмотря на это, катодный повторитель находит широкое применение, особенно в схемах измерительных приборов. В усилителях низкой частоты катодный повторитель может быть использован как оконечный усилитель (рис. 8-21, а и б) и как переходный каскад между фазоинвертером и око-нечным-каскадом, когда последний работает с токами сетки (рис. 8-21, г).

где S - крутизна характеристики лампы, а/в.

Выходное сопротивление катодного повторителя

/?вых =

RhRi Ru + Ri

Устойчивость усилителя с отрицательной обратной связью

В усилителе низкой частоты, охваченном отрицательной обратной связью, при некоторых условиях может возникнуть самовозбуждение, которое проявляется как фон (свист). Иногда из-за самовозбуждения усилителя на сверхвысоких звуковых частотах увеличиваются нелинейные искажения.

Объясняется это следующими причинами.

В схеме усилителя с отрщательной обратной связью возможны в цепях усиления и обратной связи весьма значительные углы сдвига фаз. Если, например, на одной или нескольких частотах угол сдвига фаз станет равным 180°, т. е. обратная связь из отрицательной превратится в положительную, то усилитель начнет самовозбуждаться. Обычно это наблюдается на сверхвысоких, а иногда и на очень низких звуковых частотах.

При возникновении положительной обратной связи, когда кр i, усилитель может генерировать колебания определенной частоты, даже если на вход его не подано напряжения.

Вероятность возникновения самовозбуждения в усилителе с обратной связью тем больше, чем большее число каскадов охвачено обратной связью и чем больше величина обратной связи КР. При охвате обратной связью только одного каскада самовозбуждение, как правило, не возникает.

Чтобы обеспечить устойчивую работу усилителя, рекомендуется охватывать обратной связью не более трех его каскадов, при этом коэффициент обратной связи А должен быть не более 2 (6 дб). В случае охвата отрицательной обратной связью двух каскадов усилителя коэффициент обратной связи может доходить до 3-5 (10-15 дб)\ Помимо этого, желательно применять переходные конденсаторы возможно большей емкости, а трансформаторы иметь с минимально возможной индуктивностью рассеяния.

8-8. РЕГУЛИРОВКИ В УСИЛИТЕЛЕ НИЗКОЙ ЧАСТОТЫ

Регулирование гролжости (усиления)

Чтобы поддерживать неизменной заданную величину амплитуда полезного сигнала и тем избежать перегрузки усилителя низкой частоты, во входных его каскадах при-

А

к

меняют регулятор громкости (рис. 8-22), состоящий из потенциометра R.

Если усилитель низкой частоты предназначен для использования в приемнике или радиограммофоне, то потенциометр i?, как правило, помещают иа место сопротивления нагрузки детектора или звукоснимателя, т. е. на входе усилителя. В высокочувствительных усилителях, предназначенных для работы от микрофона или магнитофонной головки, потенциометр регулятора громкости помещают после первого каскада, чем ослабляют воздействие внешних полей.

Максимально допустимая величина сопротивления (Мом) регулятора громкости, при которой еще не вносятся частотные искажения, может быть найдена из следующего выражения:

Рис. 8-22. Типовая схема регулирования громкости.

0,2.

Ri,

где /в - высшая частота полосы пропускания, кгц; Свх - входная емкость каскада, перед которым помещен регулятор громкости, пф; Ri - внутреннее сопротивление источника сигнала, Мом (если регулятор громкости помещен после первого каскада, работающего на пентоде, то вместо Ri следует подставить величину сопротивления анодной нагрузки Ra).

на рис. 8-24). Найденную точку переносят на нижнюю часть номограммы до пересечения с аналогичной кривой R (точка 2), а затем продлевают до пересечения со шкалой R. Для нашего примера R = 10 ком, а = 0,025 мкф.

Регулирование тембра

Регулирование тембра - это изменение частотной характеристики усилителя низкой частоты.. В настоящее время применяют как плавные регуляторь! тембра, позволяющие изменять усиление на границах воспроизводимой усилителем полосы частот, так и ступенчатые регуляторы (тонрегистры), которые изменяют сразу всю частотную характеристику усилителя для наилучшего воспроизведения данной отдельной разновидности программы. Следует отметить, что для регулирования тембра в широких пределах и с подъемом частотной характеристики на границах воспроизводимого диапазона частот при любом способе регулирования тембра необходимо иметь достаточный запас по усилению в каскадах предварительного усиления низкой частоты .

Регулирование тембра можно осуществить использованием либо частотнозависимых регуляторов усиления, либо частотнозависимой отрицательной обратной связи, либо комбинацией обоих этих способов, когда один из регуляторов помещен в цепи обратной связи, а другой в цепи усиления. Для первого способа регулирования

: i 1

да/т

0,2 у

мкф 0.1

moo- = J

in

0JJ8

0.04

C.02

Рис. 8-23. Схемы регулирования громкости с тои-кбмпенсациёй.

с и б - при помощи ДС-цепочки; в - при помощи /?С-цепочки и отрицательной обратной связи; г-при помощи только отрицательной обратной связи.

ю

so ком 100

Рис, 8-24. Номограмма для расчета сопротивления и конденсатора /?С-цепочки для тонкомпенсации при регулировании громкости.

В высококачественных широкополосных усилителях-низкой частоты применяют регуляторы громкости с тонком-пенсацией, при помощи которой создают неизменный для слуха тембр звучания при различной громкости воспроизведения. Несколько схем таких регуляторов громкости показано на рис. 8-23. Величины тонкомпенсирующей цепочки RCx можно определить по номограмме рис. 8-24.

Примф расчета. Дано: = 0,1 Жом. Требуемый подъем на нижних звуковых частотах 10 дб (3 раза).

Определяем:

На верхней части номограммы находим пересечение кривой = 0,1 с горизонтальной линией /С = 3 (точка 1

тембра характерны переменная крутизна наклона частотной характеристики и неизменная частота перехода. Регуляторы тембра, установленные в цепи частотно-зависимой отрицательной обратной связи, имеют, наоборот, переменную частоту перехода и неизменную крутизну наклона частотной Характеристики.

Простейшие регуляторы тембра, позволяющие ослаблять усиление на верхних частотах звукового диапазона, показаны на рис. 8-25, а схемы регуляторов тембра, ослабляющих усиление только на нижних звуковых частотах, - на рис. 8-26. Помимо простейших, широкое распространение получили и более сложные регуляторы тембра.