1.2.5 Способы задания режима покоя в усилительных каскадах на полевых транзисторах

а)

б)

Рисунок 1.13 Схемы обеспечения режима покоя усилительного каскада на полевых транзисторах: а, в - с управляющим p-n

Переходом; б – со встроенным каналом; г – с индуцированным каналом

В схемах на полевых транзисторах режим покоя задается с помощью падения напряжения на резисторе, включенном в цепь истока, или подачей на затвор дополнительного напряжения. На рис. 1.13 представлены схемы подачи напряжения смещения на полевые транзисторы. В усилителях на полевых транзисторах с управляющим p-n переходом и с встроенным каналом (рис.2.4, а, б) режим покоя обеспечивается за счет резистора, включенного в цепь истока.

Так как ток затвора этих транзисторов очень мал, то мало и падение напряжения на резисторе . На практике принято счи­тать, что напряжение практически равно падению напряже­ния на резисторе : . Сопротивление резистора включенного параллельно большому входному сопротивлению усилителя, должно быть соизмеримо с ним. Его выбирают из диапазона от единицы до десятков МОм.

Резистор , кроме функции автоматического смещения на затвор, выполняет функцию термостабилизации режима работы по постоянному току, стабилизируя . Чтобы исключить паде­ние напряжения на резисторе за счет переменной составляю­щей тока стока, его шунтируют емкостью . Сопротивление кон­денсатора во всей полосе пропускания усилителя должно быть значительно меньше .

Часто для работы транзистора на участке с большой кру­тизной характеристики на затвор подают дополнительное отпи­рающее напряжение с помощью делителя (рис. 1.13, в).

При использовании в усилительных устройствах полевых транзисторов с индуцированным каналом (рис. 1.13, г) принципи­ально необходима подача напряжения смещения от внешнего ис­точника, ибо при его отсутствии транзистор будет закрыт. Темпе­ратурная стабилизация осуществляется за счет элементов .

1.2.6 Обратные связи в усилителях

Рисунок 1.14 Структурная схема усилителя с обратной связью

Для улучшения стабильности усиления, изменения входно­го и выходного сопротивлений, уровня линейных и нелинейных искажений, амплитудно-частотных, передаточных характеристик и других параметров вводят обратную связь. Обратной связью (ОС) в усили­телях называют передачу выходного сигнала в его входную цепь. Цепь, по которой осуществляется передача сиг­нала ОС, называется цепью обратной связи. Петлей ОС называют замкнутый контур, включающий в себя цепь ОС и часть усилителя между точками ее подключения. Местной петлёйОС (местной ОС) называют ОС, охватываю­щую отдельные каскады или часть усилителя. ОбщаяОС охваты­вает весь усилитель.

Упрощенная структурная схема усилителя, с обратной связью показана на рис.1.14. Усилитель имеет в направлении, указан­ном стрелкой, коэффициент усиления . Другим прямо угольником обозначена цепь ОС, имеющая коэффициент передачи , где — напряжение ОС, передаваемое с выхода усилителя на вход. Коэффициент показывает, какая часть вы­ходного напряжения передается обратно на вход, поэтому его называют коэффициентом обратной связи. Обычно , поэтому вместо нижнего усилителя можно применять пассивный линейный четырёхполюсник. Коэффициент усиления усилителя и коэффициент передачи цепи ОС в общем случае являются величинами комплексными, учитывающими возможный фазовый сдвиг на низких и высоких частотах за счет наличия в схемах реактивных элементов. При работе в диапазоне средних частот, если в цепи ОС отсутствуют реактивные элементы, то параметры и являются вещественными величинами.

Рисунок 1.15 Способы получения сигнала обратной связи:

а – по напряжению; б – по току; в - комбинированный

Если напряжение совпадает по фазе с выходным на­пряжением , то в точке сравнения происходит сложе­ние сигналов и ОС называют положительной (ПОС). Если и противофазны (поворот фазы сигнала ), то в точке сравнения происходит их вычитание и ОС называют отрицательной (ООС).

По способу получения сигнала различают:

- обратную связь по напряжению (рис. 1.15, а), когда сигнал обратной связи пропорционален выходному напряжению ;

- ОС по току (рис. 1.15, б), когда сигнал обратной связи пропорционален току выходной цепи;

- комбинированную обратную связь (рис.2.6, в), когда сни­маемый сигнал ОС пропорционален как напряжению, так и току выходной цепи.

Рисунок 1.16 Способы введения сигнала обратной связи на вход усилителя:

а – последовательный; б – параллельный; в - смешанный

По способу введения напряжения ОС на вход усилителя обрат­ная связь бывает:

- последовательной (рис. 1.16, а) — напряжение ОС поступает последовательно с напряжением источника входного сигнала;

- параллельной (рис.1.16, б) — напряжение ОС поступает параллельно с напряжением источника входного сигнала;

- смешанной (рис.1.16,в).

Для определения вида обратной связи можно воспользоваться следующим правилом: если при коротком замыкании нагрузки напряжение обратной связи сохраняется, то осуществляется обратная связь по току; если же оно стремится к нулю, то по напряжению.

Поскольку в усилителях обычно используются каскады ОЭ, ОК, ОИ, ОС, то можно просто определить вид ОС по способу подачи ее сигналов во входную цепь. Если сигнал обратной связи поступает на эмиттер (или исток) транзистора, то связь последовательная, а если на базу (или затвор), то параллельная. Для определе­ния вида обратной связи (ООС, ПОС) необходимо просмотреть прохождение полуволны входного сиг­нала во всех точках схемы усилителя.

Отрицательная обрат­ная связь позволяет улучшить некоторые парамет­ры усилителя, поэтому она нашла на практике преимущественное применение. Оценку влияния обратной связи на показатели уси­лителя рассмотрим на примере схемы с последовательной обрат­ной связью по напряжению (рис. 1.16, а).