Лекции по аналоговым электронным устройствам

но позволяет увеличить глубину обратной связи и существенно расширить

устойчивую полосу пропускания, правда, при меньшем усилении.

K, дБ

K0

–90

–135

Рис. 15.22 – Диаграмма Боде в случае реализации эффекта Миллера

Остается ответить на вопрос - будет ли устойчивым скорректированный

усилитель. В качестве критерия устойчивости удобно использовать критерий Бодэ, формулируемый следующим образом:"Усилитель с цепью обратной

связи устойчив, если прямая его коэффициента усиления в децибелах пере-

секает амплитудно-частотную характеристику на участке со спадом 6

дБ/окт". Графики на рис.15.9 и 15.11 подтверждают это.

Однако, в ряде случаев усилители, будучи устойчивыми, с такими характе-

ристиками не обеспечивают достаточную избирательность. Для ее повышения используют фильтры второго порядка с крутизной спада АЧХ 12 дБ/окт., что достигается с помощью кратных полюсов. В пределе такой фильтр создает фа-

зовый сдвиг 1800, что ограничивает глубину обратной связи достижением фазо-

вого сдвига 1350. Примером фильтра второго порядка может служить фильтр Саллена-Кея (рис. 15.23).

132

Rос

Рис. 15.26 – Регулировка усиления инвертирующего усилителя

134

Краткая сводка основных сведений об операционных усилителях

Ограничения при выборе сопротивления обратной связи

1. Ограничение снизу - чем меньше сопротивление обратной связи, тем меньше усиление. 2.Ток i создает на входе напряжение U i Rс , которое после усиления создает на вы-

ходе напряжение i Rс Rос i Rос . Это напряжение паразитное, отсюда следует ограни-

Rс

чение на выбор сопротивления обратной связи.

3. Чам больше сопротивление обратной связи, тем меньше усиление и больше фазо-

вый сдвиг. Это обстоятельство ограничивает возможное минимальное усиление и, со-

ответственно, максимальное сопротивление обратной связи.

Cос

136

16. Усилители мощности звуковых частот

Среди усилителей звуковых частот наибольший интерес представляют усилители мощности, особенностью которых является необходимость получе-

Пусть выходная мощность равна 5 Вт и сопротивление нагрузки 10 Ом. Тогда амплитуда выходного тока составляет 1 А.

Первые усилители звуковой частоты работали на электронных лампах, ко-

торые не были способны отдавать такие токи, поэтому на выходе применялись трансформаторы (рис.16.1)

Рис.16.1 – Однотактный трансформаторный каскад

Трансформаторный каскад позволял получить заданную мощность на нагрузке, но имел ряд недостатков. Во-первых, сам трансформатор обладал большими габаритами и весом, был чувствителен к внешним магнитным полям,

во-вторых, имел низкий коэффициент полезного действия, что существенно при большой отдаваемой мощности. Более того, мощность потреблялась от ис-

точника питания и в активном режиме, и в режиме молчания.

Повысить коэффициент полезного действие позволяло применение двух-

тактных схем, которые могут быть реализованы с использованием как элек-

тронных ламп, так и транзисторов (рис.16.2 и 16.3).

137

Двухтактные схемы позволяют существенно повысить коэффициент по-

лезного действия за счет более экономичных, чем режим А, режимов В и АВ.

При работе в режиме В каждый транзистор работает в течение половины периода колебаний. Токи через нагрузку текут встречно, при этом противофаз-

ные составляющие суммируются (рис.16.5).

Рис.16.5 – Токи в режиме В

Поскольку при малых токах наблюдается нелинейность проходной харак-

теристики транзистора, появляются искажения сигнала (рис.16.6).

Рис.16.6 – Искажения сигнала в режиме В

139

Режим АВ позволяет получить лучшие результаты, что видно из характери-

стик разностного тока (рис.16.7)

Рис.16.7 – Характеристика разностного тока двухтактного каскада

Использование транзисторов разного типа проводимости позволяет по-

строить схему без фазоинверсного каскада на входе (см. рис.16.8).

Рис.16.8 – Усилитель мощности на транзисторах разного типа проводимости

При отсутствии входного сигнала оба транзистора закрыты, и каскад не потребляет энергию от источника питания. При наличии входного сигнала транзисторы работают поочередно – при положительных полуволнах работает транзистор Т1, при отрицательных – Т2.

140