4.3 Регулировка усиления

Введём регулировочное сопротивление R_p в цепь второго каскада (рисунок 4.6 – упрощённая схема, рисунок 4.7 – полная схема). Выбор второго каскада для введения регулировки обратной связи R_p обусловлен тем, что второй каскад является промежуточным звеном, где сигнал уже достаточно усилен, но ещё не достиг максимальной мощности. Таким образом, второй каскад является оптимальным местом для введения R_p, так как он обеспечивает баланс между усилением, стабильностью и качеством сигнала.

а) б)

Рисунок 4.6 – Упрощённая схема регулировки: а) с исходными сопротивлениями, б) с эквивалентным сопротивлением эмиттера

Рисунок 4.7 – Схема исследования влияния глубины обратной связи на полосу пропускания УПТ на дифференциальных каскадах

Исследуем влияние глубины ООС на полосу пропускания (рисунок 4.8) и коэффициент усиления (рисунок 4.9) УПТ. Изменение глубины ООС будем производить посредством изменения номинала R_p (таблица 4.1).

Таблица 4.1 – Зависимость эквивалентного сопротивления от сопротивления регулировки

Rp, Ом	0	1	5	50	100	500
Rэкв, Ом	0	0,99	4,7	29	41	61,4

Результаты исследования представлены в таблице 4.2.

Таблица 4.1 – Результаты исследования влияния обратной связи в цепи эмиттера второго дифференциального каскада усилителя

Rp, Ом	0	1	5	50	100	500
fв, МГц	1,239	1,471	1,603	1,747	1,747	1,747
K, дБ	112,6	110	104,8	90	85,5	78
K, тыс. раз	426,6	316,2	173,8	31,6	18,8	7,9

Рисунок 4.8 – Зависимость верхней граничной частоты от сопротивления регулировки обратной связи

Рисунок 4.9 – Зависимость коэффициента усиления от сопротивления регулировки обратной связи

Из графиков 4.8-4.9 видно, что ООС, уменьшая коэффициент усиления, одновременно расширяет полосу пропускания. Без ООС f = f_в – f_н = 1,24 МГц, с ООС f_ос = f_в ос – f_н ос = 1,747 МГц. Площадь усиления, при этом, почти не меняется; без ООС: П = K·f = 144,8 МГц и с ООС: П_ос = 148,5 МГц.

Также заметно, что при R_р > 50 Ом верхняя граничная частота не изменяется, тогда, как коэффициент усиления продолжает уменьшаться. Первое объясняется тем, что в рассматриваемом случае R_экв становится больше входного сопротивления транзистора R_вх = 22 Ом (вычислено для рабочей точки в п. 3.2). Это приводит к тому, что транзистор не способен отдать в нагрузку ток, пропорциональный увеличившемуся входному напряжению (напряжению U_с – U_Rэкв на рисунке 4.10) [2]. Несмотря на это, коэффициент усиления продолжает уменьшаться, так как напряжение на входе по-прежнему растёт, что приводит к уменьшению тока.

а) б)

Рисунок 4.10 - Зависимость напряжения «база-эмиттер» от частоты при глубокой обратной связи (а), входная характеристика транзистора при двух значениях входного напряжения (б)