Т р а н с ф о р м а т о р н ы й у с и л и т е л ь с п о с л е д о в а т е л ь н о й о б р а т н о й с в я з ь ю
по н а п р я ж е н и ю
На рис. 2.61 приведены схемы трансформаторных усилителей низкой частоты с последовательной отрицательной обратной связью по напряжению.
В схеме, изображенной на рис. 2.61,а напряжение отрицатель ной обратной связи получается при помощи делителя RiR2, под ключенного ко вторичной обмотке выходного трансформатора. По-
а
6
Рис. 2.61. Схемы трансформаторных :илителей с последовательной обратной связью по апряжению
этому в данной схеме обратная связь уменьшает нелинейные иска жения, возникающие не только за счет кривизны динамической характеристики лампы, но и создаваемые выходным трансформа тором. Одновременно уменьшается фон переменного тока, возни кающий от пульсаций напряжения Еа (если оно получается от выпрямителя).
Вторичную обмотку трансформатора необходимо правильно подключить к делителю напряжения. При неправильном ее вклю чении обратная связь может оказаться положительной и качество работы усилителя резко ухудшится. В этом случае необходимо поменять концы обмотки трансформатора, подключенные к дели телю.
Особенность схемы, изображенной на рис. 2.61,6, заключается в том, что в ней напряжение обратной связи может превышать вы ходное напряжение. Поэтому коэффициент обратной связи может быть любой величины.
Из схемы видно, что
3. Усилители с последовательной обратной связью по току
В радиоприемных устройствах последовательную ООС по току применяют в резисторных усилителях видеочастоты, а также в резонансных усилителях напряжения высокой и промежуточной частоты.
Типичная схема резисторного усилителя с последовательной ООС по току изображена на рис. 2.62, а.
6
Рис. 2.62. Схема резисторного усилителя с последователь ной ООС по току (а) и процесс усиления им синусоидаль ного напряжения (б)
В этой схеме элементом обратной связи является резистор RK. Одновременно он служит сопротивлением смещения. Напряжение смещения создает постоянная составляющая анодного тока, а на пряжение обратной связи создает переменная составляющая анод ного тока.
Следовательно,
EG — ho ' Rk'
Амплитуда выходного напряжения
Uт вых = = Ала " R»'
Поэтому коэффициент |
обратной |
связи |
|
р = |
^ 1 _ = * 1 . |
(2.147) |
|
ит вых |
^ а |
|
Из формулы (2.147) ясно, что в усилителе с ООС по току коэффициент р может быть любой величины (от 0 до с о ) . Следо вательно, в таком усилителе напряжение обратной связи может оказаться больше выходного напряжения. Для этого надо иметь RK>R&- Однако всегда напряжение обратной связи получается меньше входного напряжения.
— |
а |
б |
Рис. 2.63. Полная |
эквивалентная схема |
резисторного усилителя |
с последовательной ООС по току и ее вариант для средних частот
Физические процессы, происходящие в рассматриваемом уси
лителе, |
показаны на рис. 2.62, б. Особых пояснений |
данный |
рису |
нок не |
требует. |
|
|
Для |
выяснения частотных свойств усилителя с |
ООС по |
току |
составим его эквивалентную схему. С этой целью выведем урав
нение |
для переменной |
составляющей анодного |
тока лампы, |
счи |
тая |
/?а<С^п- |
|
|
|
|
|
|
|
|
В |
усилителе с отрицательной обратной связью при активной |
нагрузке |
лампы |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
~ — ° * • 1 + |
р/С • |
|
|
|
В |
рассматриваемой схеме |
усилителя |
|
|
|
|
|
с |
|
у- |
^ |
У-Яз |
|
|
|
|
|
°d |
'Riр , |
+р ОRt. л+. рRx'. » "А |
Ri + R* + |
RK' |
|
|
Поэтому |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
/ f l |
~ = |
Rl + (1 + н Г я к + « а ' |
( 2 ' 1 4 8 ^ |
|
|
Это уравнение |
можно |
записать в следующем виде |
|
|
|
|
|
|
|
/ = |
Г^ в х |
, |
(2.148, |
а) |
где |
^ |
= |
/?, + ( 1 + | * ) Я к . |
|
|
|
|
|
|
На |
основании уравнения (2.148) получаемся эквивалентная |
схема |
резисторного усилителя |
(рис. 2.63). Из нее видно, что дей- |
Ю* |
|
|
|
|
|
|
|
291 |
|
ствие ООС по току сводится только- к увеличению внутреннего сопротивления эквивалентного генератора на величину (1+fi) •./?,<. ЭДС генератора и все остальные элементы эквивалентной схемы остаются такими же, как в усилителе без обратной связи. Сле дует лишь обратить внимание на то обстоятельство, что напряже ние Uu__, показанное на зажимах эквивалентного генератора, в
реальной схеме действует между анодом лампы и корпусом уси лителя.
Выходное напряжение
|
|
|
Т J |
|
Г |
D |
|
|
t^Bx |
|
П |
|
|
|
|
|
|
|
в ы х |
а ~ |
|
|
Я,- + (1 + р - ) Я к + Да |
|
|
|
|
Поэтому |
коэффициент |
усиления |
каскада |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
! < Р = |
Ri + |
0 |
+ v-)RK+R<i |
' |
|
|
(2.149) |
|
|
|
|
|
|
|
|
К |
|
|
|
|
|
|
R |
|
|
Если учесть, |
что |
К9 = } + ? к |
, |
где К = Sd Ra, |
а Р = |
- ^ - , |
то |
уравнение |
для |
коэффициента |
|
усиления |
получается |
в следую |
щем |
виде: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
к ? = г г & - |
|
|
|
|
С 2 - 1 4 9 - " ) |
Пользуясь |
эквивалентной |
схемой |
усилителя |
легко |
рассчитать |
его |
выходное |
сопротивление: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
о |
_ |
[fli + O + tO •/?*]•/?. |
_ |
R'iR« |
|
^ . |
п |
, cm |
|
|
|
«вых - |
Л < |
+ |
( 1 + |
|
. Я |
к + R |
a ~ R |
- + к |
• |
|
|
|
Поскольку |
/?)>• Rit |
то, |
следовательно, |
отрицательная |
обрат |
ная |
связь по току увеличивает |
выходное |
сопротивление усилителя. |
В резисторном каскаде следствием этого является уменьшение по лосы пропускания в области верхних частот. В резонансных уси
лителях последовательная |
ООС по току |
улучшает частотную из |
бирательность и повышает |
стабильность |
работы. |
4. Усилители с параллельной обратной связью |
Параллельная ООС находит применение в резисторных и в ре |
зонансных каскадах приемника. Типичная схема резисторного уси
лителя с параллельной обратной связью по напряжению |
изобра |
жена на рис. 2.64 (каскад на лампе Л2). |
В этой |
схеме цепь об |
ратной связи состоит из резистора R{ и выходного |
сопротивления |
первого каскада /?В ыхь Поскольку обычно |
Rai^Rn, |
то |
можно |
считать, что |
|
|
|
ЛR'l 'Ral
Коэффициент обратной связи для каскада на лампе Л2 можно определить по формуле
^ВЫХ 1 + ^1
Из схемы видно, что через резистор Ra\ протекают два встреч ных переменных тока: переменная составляющая анодного тока лампы Л\ и ток цепи обратной связи каскада на лампе Л2. Следо вательно, введение параллельной обратной связи включением ре зистора Ri приводит к уменьшению переменного анодного напря-
а
Рис. 2.64. Типичная схема усилителя с па раллельной ООС по напряжению
жения лампы Лх. Данное явление можно объяснить уменьшением сопротивления анодной нагрузки лампы Л\, а это означает, что каскад на лампе Л2 кроме входной емкости имеет еще и входное активное сопротивление. Обозначим его /?в х р . Это сопротивление включено параллельно сопротивлению Rai-
Учитывая уравнение (2.137) |
и считая, |
что Ral <C-/?ni> |
можно |
написать следующее |
равенство: |
|
|
|
|
|
|
•^вхр'-^а! |
Rai |
|
|
|
где |
К2 — коэффициент |
усиления |
каскада |
на |
лампе Л2 без |
обрат |
ной |
связи. Он равен |
отношению |
переменной |
составляющей |
анод |
ного напряжения данной лампы к переменному напряжению, дей
ствующему на сетке при отключенном сопротивлении |
R\. |
Таким образом, |
|
|
|
D |
-ftal |
#al (#вых 1 + R\) |
/ о 1 £ 1 \ |
Уменьшение входного сопротивления усилителя является след ствием параллельной обратной связи и считается ее основным недостатком,
5. Отрицательная обратная связь в транзисторных усилителях
В транзисторных усилителях ООС применяется не только для улучшения их качественных показателей, но и для стабилизации режима транзисторов, который зависит от температуры окружаю щей среды.
Поэтому в транзисторных усилителях следует различать инер ционную и безынерционную отрицательную обратную связь.
У с ил и т е л и с и н е р ц и о н н о й о т р и ц а т е л ь н о й о б р а т н о й с в я з ь ю
Обратную связь называют инерционной, если она осуще ствляется только по постоянному напряжению или по постоян ному току какого-либо электрода транзистора. Инерционная от-
1ко+1Б0
Рис. 2.65. Схема резисторного усилителя с параллельной ИООС по коллекторному напряжению
рицательная обратная связь (ИООС) применяется для темпера турной стабилизации исходного режима транзисторов. Наиболее часто она используется в следующих вариантах:
—параллельная по коллекторному напряжению;
—последовательная по эмиттерному току.
Схема резисторного усилителя в параллельной ИООС по кол лекторному напряжению изображена на рис. 2.65. В этой схеме при помощи интегрирующего (сглаживающего) фильтра Яь\С$ в сочетании с резистором /?бг происходит выделение постоянного на пряжения
Это напряжение действует на конденсаторе фильтра Сф. Вели чина напряжения Е$ может изменяться только медленно, т. е.