Размещено на http://www.allbest.ru/

Усилительные каскады с различными видами обратной связи

1. Усилительные каскады с последовательной ООС по току

Простейшими схемами усилителей с обратной связью являются усилители с общим истоком (рис.1,а) и с общим эмиттером (рис.1,б), в которых отсутствуют шунтирующие емкости в цепи истока и эмиттера.

Рис.1. Усилительные каскады с последовательной ООС по току.

В этих схемах возникает последовательная отрицательная обратная связь по току. Переменная составляющая выходного тока протекает соответственно по сопротивлениям Rи и Rэ. Следовательно, на этих резисторах происходит падение напряжения , которое подается во входную цепь последовательно и в противофазе с входным сигналом. Коэффициент передачи цепи обратной связи для этого каскада (рис.1,а) можно определить следующим образом:

цепь обратный связь отрицательный

(1)

Подставив (1) в выражение (13.5), получим;

(2)

Здесь уместно напомнить, что эмиттерная стабилизация - это и есть последовательная отрицательная обратная связь по постоянному току.

2. Влияние элементов автоматического смещения и эммитерной стабилизации на АЧХ

Рассмотрим влияние элементов автоматического смещения RиСи и эммитерной стабилизации на частотную характеристику. При анализе частотных характеристик по эквивалентной схеме усилителя этими элементами пренебрегли, считая, что наличие шунтирующих емкостей позволяет накоротко замкнуть эти цепи. На средних и высоких частотах данное условие действительно выполняется, поэтому эти цепи не оказывают своего влияния. На низких частотах емкостные сопротивления Си и Сэ возрастают, следовательно, в цепях RиСи и происходит падение напряжения по переменной составляющей. Таким образом, в усилителях возникает отрицательная обратная связь в области низких частот и за счет этого происходит дополнительный спад частотной характеристики, рис.2.

Рис.2. Влияние шунтирующей емкости на АЧХ.

Количественно это можно оценить следующими выражениями:

(3)

(4)

Проанализировав выражение (4), убедимся, что при

Для импульсных усилителей рассматриваемые цепи создают дополнительный спад плоской вершины импульса, рис.3.

Рис.3. Влияние шунтирующей емкости на переходную характеристику.

3. Усилительный каскад с параллельной ООС по напряжению

Рассмотрим принципиальную схему усилительного каскада, в которой делитель напряжения для подачи смещения R1R2 подключен к коллектору, рис. 4.

Рис.4. Усилительный каскад с параллельной ООС по напряжению.

В этом случае на делитель напряжения с коллектора поступают как постоянная составляющая Uк0, так и переменая Uвых. Следовательно, в каскаде возникает ООС как по постоянной, так и переменной составляющим. ООС по постоянной составляющей обеспечивает коллекторную стабилизацию рабочей точки. Рассмотрим ООС по переменной составляющей. Часть выходного напряжения, которое падает на R2 Uос=Uвых R2/(R1+R2), параллельно с входным сигналом поступает на входные клеммы. Коэффициент передачи цепи обратной связи определяется коэффициентом передачи делителя напряжения Я= R2/(R1+R2). Зная коээфициент пердачи цепи обратной связи, можно определить все показатели данного каскада.

4. Усилитель с глубокой обратной связью

Принципиальная схема двухкаскадного усилителя, где оба каскада охвачены последовательной отрицательной обратной связью по напряжению, приведена на рис.5.

Рис.5. Усилитель с глубокой ООС.

Часть выходного напряжения посредством делителя напряжения и подается во входную цепь первого каскада последовательно и в противофазе с входным сигналом, Uос=Uвых(Rэ1/ Rэ1+Rос). Коэффициент передачи цепи обратной связи . Кроме этой глубокой обратной связи, охватывающей два каскада усилителя, в схеме имеются местные обратные связи: первый каскад охвачен последовательной отрицательной обратной связью по току, а во втором каскаде имеет место параллельная отрицательная обратная связь по напряжению как по переменной, так и по постоянной составляющим.

5. Истоковые и эмиттерные повторители

Широкое применение находят усилители, выполненные по схеме с общим стоком и с общим коллектором, называемые соответственно истоковым (6,а) и эмиттерным (рис.6,б) повторителями.

Рис.6. Истоковый и эмиттерный повторители

В этих схемах сток и коллектор транзисторов соединяются непосредственно с источником питания и по переменной составляющей заземляются через малое внутреннее сопротивление источника питания и через блокирующую емкость . Нагрузочное сопротивление включается в цепь истока или эмиттера. На этих же сопротивлениях создаются необходимые напряжения для подачи смещения и для эмиттерной стабилизации рабочей точки.

Особенности данных схем определяются тем, что выходное напряжение снимается с и полностью подается во входную цепь , т.е. в этих схемах имеет место последовательная отрицательная обратная связь по напряжению с коэффициентом передачи . Как было рассмотрено выше, такая обратная связь повышает входное сопротивление и полосу пропускания, уменьшает выходное сопротивление и коэффициент усиления. Последний параметр можно определить из выражения (2):

(5)

Из выражения (5) видно, что коэффициент усиления по напряжению истоковых и эмиттерных повторителей чуть меньше единицы. Но эти схемы дают большое усиление по току, и, следовательно, по мощности. Поэтому являются усилительными каскадами.

Вторая отличительная особенность этих схем состоит в том, что выходное напряжение, снимаемое с , совпадает по фазе с входным напряжением, тогда как в усилителях с общим истоком и эмиттером они противофазны. Истоковые и эмиттерные повторители повторяют входное напряжение как по амплитуде, так и по фазе. Этим объясняется их название.

С учетом вышесказанного истоковые и эмиттерные повторители обладают следующими свойствами: большое входное сопротивление, малое выходное сопротивление, широкая полоса пропускания, коэффициент усиления по напряжению равен единице.

Истоковые и эмиттерные повторители применяют в качестве входных каскадов, когда требуется большое ; в качестве выходных каскадов, когда требуется малое ; в качестве широкополосных усилителей, в которых реализуется третье свойство этих схем - широкая полоса пропускания.

В эмиттерных повторителях входная цепь шунтируется небольшим сопротивлением, равным . Поэтому в схеме, приведенной на рис.6,б, невозможно получить большое входное сопротивление. Во входных каскадах, в которых требуется большое входное сопротивление, используется способ подачи смещения фиксированным током базы или применяются специальные схемы эмиттерных повторителей с большими входными сопротивлениями, рис.7.

Рис.7. Эмиттерный повторитель с большим Rвх

В этой схеме напряжение смещения от делителя R1R2 подается через дополнительное сопротивление Rд. В эту же точку через разделительный конденсатор С1 подается , в связи с этим входная цепь шунтируется не сопротивлением , а сопротивлением , поэтому входное сопротивление определяется выражением:

(6)

Размещено на Allbest.ru