- •Письменные лекции
- •2010 Предисловие
- •Лекция 1 общие сведения об аналоговых электронных устройствах
- •1.1. Основные определения и классификация электронных устройств
- •1.2. Классификация и область применения аэу
- •1.3. Энергетическое представление аэу
- •1.4. Усилительные приборы аэу.
- •1.5. Принципы построения аэу
- •Лекция 2 система показателей аналоговых электронных устройств
- •2.1. Основные технические показатели и характеристики аэу
- •2.2. Энергетические показатели
- •2.3. Спектральные показатели
- •2.4. Временные показатели
- •2.5. Связь между частотными и временными характеристиками
- •2.6. Динамические показатели
- •Лекция 3 анализ работы усилительных каскадов
- •3.1. Работа усилительного каскада в режиме малого сигнала.
- •3.1.1. Критерии и особенности малосигнального режима работы транзистора
- •3.2. Представление уп эквивалентными схемами и линейными четырехполюсниками.
- •3.2. Способы включения транзистора в схему усилительного каскада.
- •3.2. Представление уп эквивалентными схемами и линейными четырехполюсниками.
- •3.3. Методы анализа линейных усилительных каскадов
- •3.4. Активные элементы уу
- •3.4.1. Биполярные транзисторы
- •3.4.2. Полевые транзисторы
- •3.5. Усилительный каскад на бт с оэ
- •3.2. Работа транзистора при большом уровне сигнала
- •3.2.1. Построение динамических характеристик
- •Лекция 4 влияние обратных связей на рабору усилительных каскадов
- •4.1. Общие сведения
- •4.2. Характеристики усилителей с ос
- •4.3. Проходная проводимость и ее влияние на входные свойства усилительных схем
- •4.4. Устойчивость усилителей с обратной связью
- •4.5. Паразитные ос в многокаскадных усилителях
- •4.6. Фон переменного тока в усилителях с паразитными ос
- •Лекция 5 усилительные каскады на биполярных транзисторах
- •5.1. Термостабилизация режима усилительного каскада на бт
- •5.2. Основные схемы питания и термостабилизации бт.
- •5.3. Анализ усилительных каскадов на бт в режиме усиления сигнала
- •5.3.1. Усилительный каскад на бт с оэ
- •5.3.2. Усилительный каскад на бт с об
- •5.3.3. Усилительный каскад на бт с ок
- •5.3.4. Характеристики бт при различных схемах включения
4.2. Характеристики усилителей с ос
Влияние любого типа ОС на усиление можно определить при помощи универсального отношения для коэффициентов усиления по э.д.с. в отсутствие ОС KE(jω) и при ее наличии KEос(jω):
.
Для определения величины β (3-*) через параметры конкретных схем также можно пользоваться универсальным приемом. Источник входного сигнала заменяют эквивалентным генератором, вычисляют его сопротивление и в реальной схеме заменяют этим сопротивлением предшествующие данному усилителю цепи. Затем к выходной цепи усилителя, охваченного ОС, мысленно прикладывают внешнее напряжение Uвых(jω) или вводят в нее ток Iвых(jω) и вычисляют, какое напряжение ∆Uвх(jω) появляется на входных зажимах собственно усилителя (рис. 4.*). В области СЧ, принебрегая емкостным сопротивлением конденсатора Cг, получаем:
.
Рис. 4.*. Пример усилителя с ОС: принципиальная схема (а) и определение коэффициента β (б).
Изменение входного и выхдного сопротивлений усилителя при введении ОС в общем случае зависит не только от параметров цепи ОС, но также от сопротивления источника сигнала и нагрузки соответственно. Целесообразно для узлов, в которых цепь ОС соединяется с зажимами усилителя параллельно, рассматривать суммарную проводимость (Yг+Yвх для рис. 4.*,а и в и Yн+Yвых для рис. 4.*,а и б), а для контуров, в которых цепь ОС соединяется последовательно с зажимами усилителя, – суммарное сопротивление (Zг+Zвх для рис. 4.*,б и г и Zн+Zвых для рис. 4.*,в и г). Тогда, обобщая обозначения проводимости Y и сопротивления Z символом иммитанса W, можно записать универсальное соотношение для суммарных иммитансов входной (выходной) цепи при наличии ОС (Wг(н)+Wвх(вых)):
,
откуда
.
Если иммитанс источника сигнала или нагрузки мал по сравнению с соответствующим иммитансом усилителя, например Zг<<Zвх в схемах типа рис. 4.*,б,г, как это часто бывает в усилителях с полевыми транзисторами, то соотношение (4-*) упрощается:
.
В частном случае распространенной параллельной схемы ОС по напряжению с одной ветвью (см. рис. 4.*) из выражения входной проводимости усилителя удается исключить проводимость источника сигнала:
.
Формулы (4-*) – (4-*) одинаково применимы как для ООС, так и для ПОС.
В общем случае коэффициенты K(jω) и β(jω), прооизведение которых определяет величину γ(jω), зависят от частоты и являются комплексными величинами. Поэтому одна и та же цепь может создавать на одних частотах ООС, а на других – ПОС. Соответствующим выбором схемы и ее элементов можно обеспечить практически вещественные значения коэффициентов K и β в достаточно широкой полосе частот. Если при этом ОС получается отрицательной, то произведение Kβ>0 и вместо формул (4-*) – (4-*) получаем:
;
;
,
а для схемы на рис. 4.*
,
т.е. ООС имеет глубину больше единицы, уменьшает коэффициент усиления по напряжению, увеличивает входной и выходной иммитансы, соответствующие способу соединения цепи ОС с данными зажимами усилителя.
Приближенно считают, что коэффициенты нелинейных Kг и частотных (Mн−1; Mв−1) искажений, фазовый сдвиг φ, а также уровень фона уменьшаются ООС в γ раз. Примерно во столько же раз улучшается стабильность коэффициента усидения и других параметров усилителя при изменении питающих напряжений или параметров отдельных элементов схемы, в том числе транзисторов. В действительности этот выигрыш сохраняется только в условиях, когда соответствующие искажения в самом усилителе невелики, в частности в полсе частот, в которой малы фазовые сдвиги. Таким образом, ООС уместно применять для качественных показателей усилителей, которые спроектированы достаточно тщательно (стр.*-*).