книги из ГПНТБ / Любивый В.И. Усилительные устройства учеб. пособие
.pdf- 180 -
на стабильность коэффициента усиления?
10. Каково условие устойчивой работы усилителя с обрат ной связью?
11.Какое условие неустойчивой работы усилителя с обрат-i- ной связью? . '
12.В результате введения обратной связи напряжение на Еыходе усилителя упало на 12 дб. Найти коэффициент усиления,
без обратной связи, если j i = 0,1. |
|
|
|
|
13. |
При каком взаимоотношении угла сдвига1фаз и величи-| |
|||
ны J&K- |
усиление при введении обратной связи остается |
не- i |
||
изменкым? |
|
|
|
|
14. |
Известно ,что К0= 20; |
= 0,4; |
^ = 45°. |
|
Требуется определить знак!обратной |
связи. ' |
■ |
j |
|
15. |
Найти коэффициент передачи цепи активной обратной |
|||
связи отрицательного знака, охватывающей два одинаковые |
||||
каскада |
усилителя, для снижения частотных искажений е |
8 до |
||
2 дб, если К = 120. |
|
|
|
|
|
0. |
|
|
|
- |
181 - |
Г I |
а в а П |
ВЫХОДНЫЕ |
КАСКАДЫ УСИЛЕНИЯ |
§ 4 .1 .УСИЛИТЕЛЬ С КАТОДНОЙ НАГРУЗКОЙ
Широкое распространение подучила специальная схема уси лителя с отрицательной обратной связью, носящая имя усилите ля с катодной нагрузкой или катодного повторителя. Усилитель-* ный каскад с катодной нагрузкой широко применяется в качест ве оконечного каскада усиления мощности в широкополосных усилителях как гармонических, так и импульсных сигналов.Не исключается применение этой схемы в выходных каскадах высоко качественных усилителей электрических колебаний звуковых час-* тот. Каскад с катодной „нагрузкой может также использоваться как трансформатор сопротивлений.усиливающий мощность. Такая трансформация необходима в тех случаях, когда электрическая система с высоким выходным сопротивлением должна работать на другую с низким входным сопротивлением.
Теория такого усилительного каскада была разработана в 1940 году В.Л.Крейцером. Схемы у длительного каскада с раз ными способами включения пампы приведены на рис.4 .1
Катодный повторитель отличается от обычного усилителя на сопротивлениях тем, что нагрузка включена в катодную цепь лампы. В связи с этим выходное напряжение й&ы х всей своей величиной воздействует на входную цепь, создавая отрицате :ь-
ную обратную связь с |
коэффициентом обратной связи |
р> = -Г ,, |
||||
т .е . |
имеет |
место |
100-процентная обратная связь последова теЩг |
|||
ного |
вида |
по д; |
ряжению. |
|
|
|
|
Такая отрицательная обратная связь возникает следующий |
|||||
образом. При возрастании катодного тока лампы, вызванного-, |
||||||
увеличением потенциала сетки, |
растет и падение напряженияна- |
|||||
R K , вследствие |
чего появляется дополнительное |
отрицатель! |
||||
мое напряжение между катодом |
и сеткой лампы. Наличие сильной |
|||||
^отрицательной обратной связи |
приводит к тому, что-каскад с |
|||||
- ш -
сатодной нагрузкой не дает усиления по напряжению, а лишь приблизительно "повторяет” величину входного напряжения.
а ) |
. |
4 |
Несмотря на то, что катодный повторитель не обладает усилением по напряжению, он имеет ряд достоинств, благодаря которым находит широкое применение. Для выяснения свойств этого каскада произведем краткий анализ его основных парамет ров.
Параметры усилителя, |
зависящие |
от условий его |
работы, |
для катодного повторителя |
согласно |
выражениям (3 .1 8 ), (3 .3 2 )^ |
|
(3.38) и с учетом того, что д = - |
I , будут иметь |
вид: |
|
- 183 -
|
К |
Ккп 1 |
- коэффициент усиления катодного повтори |
+1Г |
|
|
теля; (4. 1) |
Z 6jejm=Zgjx(t*K>- входное сопротивление катодного повтори теля между зажимами с - а (ри с.4 .I a ) ; (4 .2 )
2
|
- |
|
|
|
- выходное сопротивление катодного повтори- |
|||
|
ь к х х |
|
теля между зажимами к » , (4 .3 ) |
|||||
где |
К. |
- |
коэффициент усиления напряжения реостатного |
|||||
|
|
|
каскада без обратной, связи; |
|
||||
|
2 |
|
входное сопротивление реостатного каскада между |
|||||
|
|
|
зажимами |
с к |
при отсутствии обратной связи; |
|||
|
^ 8ыав выходное сопротивление реостатного |
каскада без |
||||||
|
|
|
обратной |
связи. |
|
|||
|
Рассмотрим |
|
свойства |
каскзда усиления на триоде в о^лас* |
||||
ти |
нижних, средних и высших частот. |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
Область средних частот |
|
|
|
Согласно формуле (2 .2 ) |
коэффициент усиления в области |
||||||
средних частот |
реостатного |
каскада {'имеет вкд~ |
. |
|||||
|
К |
« |
|
s |
- |
* |
|
|
|
0 |
|
g l + £ x |
|
|
|
||
- m -
ГДв |
|
g a “ |
g H > |
|
|
поэтому для катодного повторителя он определяется |
выражением' |
||||
|
к |
« |
______ ! ____ < i . |
|
|
|
|
о.кк i ^ K c |
S + ? t + ?H |
|
|
|
Так как |
« S |
, то пренебрегая |
g ^ |
, по-, |
лучим |
' >■ |
' |
|
|
' |
|
^ а к п |
S R H |
(4 .4 ) |
||
|
4 * S R H |
||||
|
|
|
|
|
|
Известно (1.2?) , что сопротивление между входными за- : жимами с к реостатного каскада определяется входной емкостыр
CSL =С „ ♦ С |
( 1 + К. ) . |
||
Ь Е |
СК |
CCL |
о |
Используя, это |
соотноиение |
и выражение (4 .2 ), находим * |
|
емкостное сопротивление катодного повторителя между его вход-?- ньши полюсами с a
|
’ бзс.КП" |
tJC T |
( 1* |
^ |
|
|
|
|
j |
ъас |
|
|
|
или |
, |
С с . ^ |
с а О * |
14. - 1 . |
. , |
|
|
||||||
|
Ьж.кп J“ |
--------- ГТК -------------1“ <ес о |
ГТ1Г>- |
|||
откуда входная емкость катодного повтортеля будет |
|
|||||
|
С Бое..КП |
1+Ко |
|
|
|
|
или |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
С 6х .к п “ ^ с е + |
|
О.КТ1' |
(4 .5) |
||
- 185 -
Последнее выражение получается из предыдущего путем простых преобразований. ' I
Выходное сопротивление каскада (при отсутствии нагрузки)), определим из соотношения (4 .3)
Z .Ьыос KTt = Г % ^ = |
Л ' |
0*.6) |
'**>« |
‘*г |
|
кхх ”J“
26ыос = 1Ч
- статический |
коэффициент усиления |
лампы; |
! |
-выходное сопротивление реостатного каскада без обратной связи, без учета нагрузки.
Сравнивая коэффициенты усиления реостатного каскада ( 2. 2) и катодного повторителя, мы видим, что они отличаются
между собой только слагаемым Ъ в знаменателе, которое на эквивалентной схеме каскада должно быть представлено прово димостью, включенной параллельно проводимости . Поэтому эквивалентная схема катодного повторителя будет иметь вид,
изображенный на рис. 4 |
. 2. Так как обычно S |
, то в |
схеме gr.^ опускают и |
пользуются упрощенной схемой |
(рис.4.3) |
- 186 -
f
Область нижних частот
Часто катодный повторитель связывают с последующей цепыц непосредственно (без разделительной емкости). В этом случае каскад не имеет емкости, влияющей в области нижних частот на коэффициент усиления, а следовательно, на частотную и Чазовуу характеристики. Поэтому мокно считать, что эти характеристику будут такими же, как и в области средних частот. Если в усили тельный каскад с катодной нагрузкой включается разделительный конденсатор, то возникают частотные и фазовые искажения на
нижних частотах. |
• |
^Эквивалентная схема в области нижних частот с учетом |
|
раэделителэшго |
конденсатора и схемы (рисЛ .З) будет иметь |
вид, изображенный на рио.4.4.
Эта схема по существу совпадает с аналогичной схемой реостатного каскада в рассматриваемой области частот. Поэто-, му расчет частотных и фазовых искажений производится по тем ; же формулам, что и Для реостатного каскада с анодной нагруз кой (гл.Ц)
Область верхних частот
В этой области частот в эквивалентную схему (см.рис.4 . А необходимо включить емкости* шунтирующие выходные зажимы каскада (нагрузку). Такими емкостями являются: емкость С КТ(' между катодом и подогревателем лампы, емкость моцтажа
t
- |
187 |
- |
емкость Сак и емкость нагрузки |
Сн . Все эти емкости |
|
составляют суммарную паразитную емкость каскада |
||
С э = С п + |
н |
о.к кк |
С учетом этой емкости эквивалентная схема катодного повторителя в области верхних частот может быть представле на схемой .изображенной на рис. 4 .5 . Она по форме полностью совпадает со схемой реостатного каскада для этой области и отличается только значениями входящих в нее величин.
ИЛИ
где
1 ---------- |
" |
L 3 |
и г |
1 ....... |
А |
Рис. 4.5
Из этой схемы находим коэффициент усиления
к 6 ктг |
|
S |
* «о.кл |
||
i+flr |
* э |
i + |
C .R H |
||
|
|
» н |
оЭ - ? Н |
||
|
|
|
|
J |
1 + SR. |
К в. кн |
|
К о к и |
|
|
|
|
1 + |
|
|
|
|
|
|
|
|
(4 .7 ) |
|
|
|
|
|
|
|
|
C„R, |
|
|
|
|
- |
|
э н |
|
|
постоянная времени |
141 |
|
|
l + S R a |
|
|
катодного повторителя для области верхних частот.
- 188 -
Формула, определяющая коэффициент усиления катодного повторителя, полностью совпадает с аналогичным выражением реостатного усилителя. Поэтому полученные ранее выражения для частотной и фазовой характеристик реостатного каскада,а | также следствия, вытекающие из них, в одинаковой степени справедливы для катодного повторителя при замене в ни**^
наЧкш*
Коэффициент частотных искажений этого каскада определи-. ется выражением
|
Мб.кп = |
^ * < Ы Ч. КП>4' |
(4 *8) |
|
Откуда |
при заданном коэффициенте |
граничная |
||
частота |
|
|
|
|
|
|
|
1(ЙЬ.кл.т' |
|
|
|
изЬ.кп |
|
|
ИЛИ |
|
|
Ч к п |
|
|
|
|
|
|
|
to 6. КП |
f f n U 'm - 1 < 1 > S V |
SR H, , |
|
|
|
|
||
где |
и > | |
- |
граничная частота реостатного |
каскада |
|
|
|
без обратной связи. |
|
Из последнего соотношения следует, что в катодном повто|-
рителе за |
счет обратной связи расширяется полоса пропускания! |
||
в 1+ SR |
раз. Практически ее можно сравнительно легко рас—[ |
||
ширить в 5-10 раз по сравнению с реостатным каскадом. |
. |
||
В катодном повторителе площадь усиления остается такой |
j |
||
же, как и |
у реостатного |
каскада. |
i |
Это |
легко показать |
но примере: |
|
К |
- - |
S R H) . K 0 u>t , |
( 1 . |
K. . K , u s Ь * 7 7 ^ |
|||
4». |
|
|
|
ф.е. в каждом-повторителе |
е о с к о л ь к о |
рае поноса; расицрявтсп. |
|
|
- |
189 |
- |
|
|
1во столько падает усиление |
( |
в 1+ |
S R H |
раа). |
|
В заклтеение следует сказать, что |
вследствие |
калов |
|||
входной емкости катодного |
повторителя |
в ней даже |
при широко* |
||
полосной усилении применяются не только экранированные ламп$, но и троды .
. Ввиду малого выбора маломощных триодов с высокой крутизн ной, а также из соображений однотипности ламп в катодном пов-» тори теле часто применяют пентоды в триодном включении..
На рис. 4.6 изображены схемы катодного повторителя с различными способами включения пентода, а именно:
а) триодное включение при напряжении на экранированной сетке:рйнбм анодному;
Рис. 4.6