Лекции по аналоговым электронным устройствам

В схеме на рис. 11.6 есть еще одна цепь, создающая искажения на нижних частотах – цепь Rэ, Сэ. Сопротивление Rэ ставится для стабилизации положения рабочей точки. Но это сопротивление создает обратную связь так же, как и Rос,

резко снижая усиление. Чтобы сохранить усиление, сопротивление Rэ шунти-

руют конденсатором большой емкости, чтобы на средних частотах напряжение обратной связи (падение напряжения на Zэ при протекании переменного тока)

было пренебрежимо мало по сравнению с подаваемым напряжением сигнала:

Uбэ Uс Uzэ Uс . Однако, по мере понижения частоты сопротивление конден-

сатора растет, растет также и U zэ , что приводит к уменьшению полосы пропус-

кания на нижних частотах. Обратная связь за счет Rос уменьшает выходной ток и несколько "спасает" нижнюю граничную частоту.

Описанный эффект можно объяснить и иначе. В разделе 2 было показано,

что искажения, создаваемые разделительной емкостью, зависят от величины емкости и от суммы сопротивлений справа и слева от нее (2.1). При наличии разделительной емкости роль сопротивления справа играет "земля", а роль со-

противления слева – выходное сопротивление транзистора со стороны эмитте-

ра. Добавление Rос увеличивает выходное сопротивление со стороны эмиттера и расширяет полосу пропускания в сторону нижних частот:

11.3 Эмиттерный повторитель

Еще одним примером каскада с обратной связью является эмиттерный по-

вторитель (рис. 11.14).

Эмиттерный повторитель является каскадом со стопроцентной обратной связью – все выходное напряжение является напряжением обратной связи:

Uэб Uс Uэ , то есть U1 Uс Uсв , где Uсв Uвых .

81

E

R1

вх

вых

Рис.11.14 – Принципиальная схема эмиттерного повторителя

Сопротивление нагрузки R э включено в цепь эмиттера. Коллектор по вы-

сокой частоте заземлен. Изменение тока эмиттера, вызванное изменением

напряжения между базой и эмиттером Uэб , приводит к изменению выходного напряжения. Фаза выходного сигнала при этом совпадает с фазой напряжения на входе (увеличивается напряжение на базе, увеличивается ток и увеличивает-

ся падение напряжения на сопротивлении в цепи эмиттера). Кроме того, коэф-

фициент передачи по напряжению эмиттерного повторителя не превышает единицы. Другими словами, на выходе этого каскада сигнал "повторяется" не только по фазе, но и по амплитуде.

Расширение полосы пропускания на верхних частотах, имеющее место при работе повторителя, поясняется теми же рисунками, что и принцип работы

эмиттерной коррекции (рисунки 11.7, 11.8, 11.10-11.13).

82

Пренебрегая третьим малым слагаемым в знаменателе, получим:

Полученному значению коэффициента усиления соответствует эквивалентная схема, изображенная на рис. 11.15.

Рис. 11.15 – Эквивалентная схема эмиттерного повторителя для средних частот

Учитывая частотную зависимость крутизны и добавив емкость нагрузки, полу-

чаем эквивалентную схему для верхних частот (рис. 11.16).

Рис. 11.16 – Эквивалентная схема эмиттерного повторителя для верхних частот

Из нее следует

83

ченным ранее результатом с использованием соотношений общей теории об-

ратной связи.

Для реостатного каскада τв τ Cбк (1 S0 rб ) Rэкв Cн Rэкв . Помимо того, что постоянная времени, описывающая работу повторителя, меньше в чис-

ло раз, равное глубине обратной связи, в ней отсутствует второе слагаемое. В

реостатном каскаде оно описывало влияние выходного напряжения (напряже-

ния на коллекторе) на вход через емкость Cбк . У повторителя переменное напряжение на коллекторе равно нулю и этого влияния нет, о чем и говорит по-

стоянная времени.

Аналогичная ситуация наблюдается и в каскаде с эмиттерной высокоча-

стотной коррекцией:

Рис.11.17 – Эмиттеный повторитель с подключенной нагрузкой

Рис.11.18 – Эквивалентная схема эмиттерного повторителя для нижних частот

84

Рис. 11.19 – Способ получения противофазных напряжений

Фазоинверсный каскад с разделенной нагрузкой

Два равных и противофазных напряжения можно получить и на одном транзисторе (рис. 11.20).

Рис. 11.20 – Фазоинверсный каскад с разделенной нагрузкой

Принцип работы каскада поясняет рис. 11.20, б. При подаче на вход поло-

жительной полуволны токи коллектора и эмиттера пропорционально возраста-

ют, увеличивается падение напряжения на сопротивлениях в цепи эмиттера – возникает тоже положительная полуволна. Увеличивается падение напряжения на сопротивлениях в коллекторной цепи, а напряжение на коллекторе, соответ-

ственно, становится меньше – возникает отрицательная полуволна. Если сопро-

тивления в коллекторной и эмиттерной цепях равны, практически равными бу-

дут и напряжения.

86

Схемы реальных фазоинверсных каскадов, отличающиеся величиной со-

противлений нагрузки, приведены на рисунках 11.21 и 11.22. Осциллограммы и показания приборов свидетельствуют о том, что выходные напряжения проти-

вофазны и практически равны, а коэффициент усиления каждого плеча равен единице и практически не зависит от величины сопротивлений нагрузки. Ра-

венство выходных напряжений неудивительно – по сопротивлениям в цепях коллектора и эмиттера протекает один и тот же переменный ток.

Рис. 11.21 – Фазоинверсный каскад с разделенной нагрузкой и сопротивлением нагрузки каждого плеча 1 кОм

87

шающая выходное сопротивление. Казалось бы, сопротивления слева от Cр1 и

Cр2 различны, и различными должны быть также нижние граничные частоты.

Рис. 11.23 – Схема фазоинверсного каскада с разделенной нагрузкой и зависимость напряжения на эмиттере от частоты

89

Uc

f

Uсв

f

Uc - Uсв

f

Рис. 11.24 – Зависимость напряжения сигнала, напряжения обратной связи и напряжения между базой и эмиттером от частоты

Рис. 11.25 – Зависимость выходного напряжения от частоты без обратной связи

90