4. Широкополосный усилитель

В ряде случаев необходимо расширить диапазон частот усилителя. Для усиления колебаний более высоких частот необходимо применять лампы с более высокой крутизной и малой входной емкостью. Большое применение получили такие широкополосные усилители, в которых с помощью дополнительных реактивных сопротивлений осуществляется коррекция частотной характеристики.

На рис.12а показана схема реостатного усилителя с низкочастотной коррекцией. В отличие от обычной схемы здесь имеются два дополнительных элементаR_Фи С_Ф(сопротивление и емкость фильтра). Эквивалентная схема каскада для низких частот представлена на рис.12б.

Из рисунка (рис.12б) видно, что на низких частотах, когда сопротивление емкости фильтра С_Фвелико, последовательно сR_Авключено сопротивление фильтра и общее сопротивление нагрузки становится равным, т.е. увеличивается. Это приводит к возрастанию усиления на низких частотах и низкочастотный завал АХЧ сдвигается в сторону более низких частот. Чтобы эффект подъема усиления на нижних частотах был достаточно заметен, обычно берутR_Фв несколько раз большеR_А. На средних и верхних частотах сопротивление емкости С_Фнастолько мало, что нагрузочным сопротивлением является толькоR_А.

На рис.13а показана схема усилителя с высокочастотной коррекцией, дающая расширение полосы частот в область более высоких частот. В этой схеме последовательно с R_Авключен корректирующий дроссельL_А. Он входит в состав параллельного колебательного контура, который также содержит паразитную емкость С_Пи сопротивлениеR_А. Эквивалентная схема каскада изображена на рис.13б.

Колебательный контур L_АR_АС_Пявляется нагрузочным сопротивлением для лампы на верхних частотах. На какой-то достаточно высокой частоте в контуре возникает резонанс токов. Сопротивление контура при резонансе возрастает и за счет этого увеличивается коэффициент усиления каскада. Чтобы контур имел резонансные свойства, сопротивлениеR_Априходится брать сравнительно небольшим (порядка единиц килоом). Вследствие этого коэффициент усиления широкополосного усилителя получается значительно ниже, чем в обычных RCусилителях. Форма частотной характеристики в области верхних частот в сильной степени зависит от добротности контураQ. На рис.14 представлена схема усилителя с низкочастотной и высокочастотной коррекцией, а на рис.15 – его частотная характеристика.

5. Резонансный усилитель

Схема резонансного усилителя на пентоде показана на рис.16. Нагрузкой каскада является параллельный LC контур. Следует иметь в виду, что параллельно контуру включены также паразитные емкости С_АК+С_М+С_Н. Поэтому общая емкость контура равна С^=С+ С_АК+С_М+С_Н. Импеданс контураZимеет максимум на резонансной частотеf₀. На рис.17 изображены резонансные кривые двух контуров, имеющих различные добротностиQ. На резонансной частоте сопротивление контура является чисто активным. Поскольку усиление каскада тем больше, чем больше сопротивление его нагрузки, то частотная характеристика резонансного усилителя повторяет форму резонансной кривой контура (рис.3а).

6. Отрицательная обратная связь в усилителях

Качественные показатели усилителя улучшаются, если в нем применена отрицательная обратная связь (ООС). В этом случае на сетку лампы одновременно с входным напряжением подается часть выходного напряжения (напряжение обратной связи), фаза которого на средних частотах противоположна фазе входного напряжения.

Напряжение обратной связи бывает пропорционально либо выходному напряжению, либо выходному току. Реже встречается комбинированный вид обратной связи. В зависимости от способа подачи напряжения обратной связи на вход усилителя различают последовательную и параллельную обратную связь. Перечисленные варианты схем отрицательной обратной связи приведены на рис.18.

В результате применения ООС происходит значительное уменьшение нелинейных искажений, частотных и фазовых искажений. Может быть увеличено входное и уменьшенно выходное сопротивление усилителя. Недостатком является уменьшение коэффициента усиления, так как напряжение на сетке U_Сменьше входного напряжения U_ВХ. Кроме того, в усилителях с отрицательной обратной связью, охватывающей несколько каскадов, может произойти самовозбуждение. Поэтому в редких случаях отрицательной обратной связью охватывают более двух каскадов.

Из схем, приведенных на рис.18, наибольшее распространение получила схема с последовательной обратной связью по напряжению (рис.18а). В ней наиболее удачно сочетаются все положительные свойства отрицательной обратной связи. В этой схеме напряжение обратной связи получается при помощи делителя, составленного из сопротивлений R₁ иR₂, суммарная величина которых значительно больше сопротивленияR_Н. Напряжение обратной связиU_подается на вход усилителя в противофазе с входным напряжением так, чтоU_С=U_ВХ-U_. Напряжение обратной связи составляет некоторую часть выходного напряженияU_=U_ВЫХ, где- коэффициент обратной связи. В рассматриваемой схеме. Учитывая, чтоU_ВЫХ=К_UU_Сполучим, что U_=К_UU_С. Отсюда U_С=U_ВХ-К_UU_Сили U_ВХ=U_С(1+К_U).- это коэффициент усиления усилителя с отрицательной обратной связью. Он в (1+К_U) раз меньше коэффициента усиления усилителя без обратной связи.