книги из ГПНТБ / Левичев В.Г. Радиопередающие и радиоприемные устройства [учеб. пособие]

3. Усилители с последовательной обратной связью по току

В радиоприемных устройствах последовательную ООС по току применяют в резисторных усилителях видеочастоты, а также в резонансных усилителях напряжения высокой и промежуточной частоты.

Типичная схема резисторного усилителя с последовательной ООС по току изображена на рис. 2.62, а.

6

Рис. 2.62. Схема резисторного усилителя с последователь­ ной ООС по току (а) и процесс усиления им синусоидаль­ ного напряжения (б)

В этой схеме элементом обратной связи является резистор RK. Одновременно он служит сопротивлением смещения. Напряжение смещения создает постоянная составляющая анодного тока, а на­ пряжение обратной связи создает переменная составляющая анод­ ного тока.

Следовательно,

EG — ho ' Rk'

Амплитуда выходного напряжения

Uт вых = = Ала " R»'

290

ствие ООС по току сводится только- к увеличению внутреннего сопротивления эквивалентного генератора на величину (1+fi) •./?,<. ЭДС генератора и все остальные элементы эквивалентной схемы остаются такими же, как в усилителе без обратной связи. Сле­ дует лишь обратить внимание на то обстоятельство, что напряже­ ние Uu__, показанное на зажимах эквивалентного генератора, в

реальной схеме действует между анодом лампы и корпусом уси­ лителя.

Выходное напряжение

В резисторном каскаде следствием этого является уменьшение по­ лосы пропускания в области верхних частот. В резонансных уси­

зонансных каскадах приемника. Типичная схема резисторного уси­

ЛR'l 'Ral

292

Коэффициент обратной связи для каскада на лампе Л2 можно определить по формуле

^ВЫХ 1 + ^1

Из схемы видно, что через резистор Ra\ протекают два встреч­ ных переменных тока: переменная составляющая анодного тока лампы Л\ и ток цепи обратной связи каскада на лампе Л2. Следо­ вательно, введение параллельной обратной связи включением ре­ зистора Ri приводит к уменьшению переменного анодного напря-

а

Рис. 2.64. Типичная схема усилителя с па­ раллельной ООС по напряжению

жения лампы Лх. Данное явление можно объяснить уменьшением сопротивления анодной нагрузки лампы Л\, а это означает, что каскад на лампе Л2 кроме входной емкости имеет еще и входное активное сопротивление. Обозначим его /?в х р . Это сопротивление включено параллельно сопротивлению Rai-

ного напряжения данной лампы к переменному напряжению, дей­

Уменьшение входного сопротивления усилителя является след­ ствием параллельной обратной связи и считается ее основным недостатком,

293

5. Отрицательная обратная связь в транзисторных усилителях

В транзисторных усилителях ООС применяется не только для улучшения их качественных показателей, но и для стабилизации режима транзисторов, который зависит от температуры окружаю­ щей среды.

Поэтому в транзисторных усилителях следует различать инер­ ционную и безынерционную отрицательную обратную связь.

У с ил и т е л и с и н е р ц и о н н о й о т р и ц а т е л ь н о й о б р а т н о й с в я з ь ю

Обратную связь называют инерционной, если она осуще­ ствляется только по постоянному напряжению или по постоян­ ному току какого-либо электрода транзистора. Инерционная от-

1ко+1Б0

Рис. 2.65. Схема резисторного усилителя с параллельной ИООС по коллекторному напряжению

рицательная обратная связь (ИООС) применяется для темпера­ турной стабилизации исходного режима транзисторов. Наиболее часто она используется в следующих вариантах:

—параллельная по коллекторному напряжению;

—последовательная по эмиттерному току.

Схема резисторного усилителя в параллельной ИООС по кол­ лекторному напряжению изображена на рис. 2.65. В этой схеме при помощи интегрирующего (сглаживающего) фильтра Яь\С$ в сочетании с резистором /?бг происходит выделение постоянного на­ пряжения

Это напряжение действует на конденсаторе фильтра Сф. Вели­ чина напряжения Е$ может изменяться только медленно, т. е.

294

повышается, то происходит увеличение тока /к о- Но одновременно уменьшается напряжение UK0, а следовательно, и напряжение £б.

Уменьшение напряжения Ео в свою очередь приводит к умень­ шению тока /бо, а эта причина сдерживает перемещение точки исходного режима усилителя вверх по выходной динамической ха­ рактеристике. В результате этого ток /„о хотя и возрастает с по­ вышением температуры, но в меньшей степени, чем в схеме уси­ лителя с фиксированным смещением, т. е. без обратной связи.

1ко+1б0

Рис. 2.66. Схема резисторного усилителя с последователь­ ной ИООС по эмиттерному току

Эффективность коллекторной температурной стабилизации ис­

Сопротивление нагрузки транзистора для переменного тока

шунтирует вход усилителя по переменному току и тем самым уменьшает его входное сопротивление.

Схема резисторного усилителя с последовательной ИОС по

2Э5

С повышением температуры ток 7эо возрастает, что приводит к увеличению напряжения U30- Но при этом уменьшается напряже­ ние (Убо, что ослабляет процесс инжекции и сдерживает рост эмиттерного тока, а следовательно, и рост коллекторного тока.

Хорошая эмиттерная температурная стабилизация исходного режима транзистора получается только при достаточно большом сопротивлении R9 и небольшом сопротивлении RK. Обычно вели­ чина сопротивления /?э выбирается порядка единиц килоом. Чем

Применение инерционной ООС часто не обеспечивает требуе­ мой стабильности параметров транзисторного усилителя. Тогда приходится применять безынерционную отрицательную обратную

1КО+1БО

Рис. 2.67. Схема резисторного усилителя с параллель­ ной БООС по коллекторному напряжению

связь (БООС). Методы ее осуществления те же самые, что и в ламповых усилителях.

Наиболее часто используются следующие варианты БООС: •— параллельная по коллекторному напряжению;

—последовательная по эмиттерному току;

—комбинированная.

Схема резисторного усилителя с параллельной БООС по кол­ лекторному напряжению изображена на рис. 2.67. В этой схеме ток базы определяется по формуле

(2-154)

Из формулы видно, что между током базы и напряжением на коллекторе имеется линейная зависимость. Ее можно использо-

296

вать для нахождения точки исходного режима на коллекторной динамической характеристике усилителя. Для этого необходимо задаться рядом значений тока базы (по числу имеющихся кол­

шает входное сопротивление усилителя. Поэтому уменьшается и коэффициент усиления по току.

Схема усилителя с последовательной БООС по току изобра­ жена на рис. 2.69. Напряжение обратной связи создается на ре­ зисторе Ra. Оно пропорционально току эмиттера. Ток эмиттера

297

может изменяться быстро (сигнальные изменения) или медленно (температурные изменения). В обоих случаях обратная связь дей­ ствует, так как резистор Нэ не заблокирован конденсатором.

Ток базы в исходном режиме определяется по уравнению

/ < и — Л 6 + Л 9 ( Г + » " *

В соответствии с ним легко найти величины Дю и UKo (по точке исходного режима на коллекторной динамической характери­ стике) .

1ко+ гб-о

Рис. 2.69. Схема резисторного усилителя с последова­ тельной БООС по эмиттерному току

Основные параметры усилителя с БООС по эмиттерному току можно рассчитать по следующим уравнениям. .

1) Входное сопротивление усилителя

Последовательная БООС по эмиттерному току заметно увели­ чивает входное сопротивление усилителя, незначительно умень­ шает коэффициент усиления по току и резко уменьшает усиление сигнала по напряжению. Однако надо иметь в виду, что на вход усилителя с большим входным сопротивлением попадает большая часть ЭДС источника сигнала.

298

По этой причине для транзисторных усилителей коэффициент усиления по напряжению, определяемый как отношение выходного напряжения к входному, часто бывает, малопоказательным пара­ метром. Вот почему наряду с ним пользуются понятием коэффи­ циента усиления по ЭДС сигнала. Он имеет следующий вид:

Если входное сопротивление усилителя активно, то

(2.163)

299