4.5. Паразитные ос в многокаскадных усилителях

Т.к. для различных каскадов многокаскадного усилителя обычно применяют один и тот же источник питания, то из-за наличия его внутреннего сопротивления (рис. 4.8) в усилителе возникают паразитные (нежелательные) ОС. Переменная составляющая тока каскадов (преимущественно оконечного) создает на переменную составляющую, которая поступает в цепи питания предыдущих каскадов и тем самым замыкает сразу несколько петель паразитных ОС, что может привести к самовозбуждению.

Для недопущения самовозбуждения необходимо, чтобы петлевое усиление К<1 (если принять запас устойчивости в два раза, то К<0,5). При уменьшении запаса устойчивости возможно увеличение неравномерности АЧХ и ФЧХ из-за увеличения глубины паразитной ПОС . Полагая, что неравномерность АЧХ усилителя возрастает приблизительно в раз и, ограничившись неравномерностью АЧХ порядка 0,5 дБ (1,06 раза), получаем допустимое петлевое усиление любой петли паразитной ОС К<0,06, т.е. требования к глубине паразитных ОС, вытекающие из условия стабильности характеристик, гораздо жестче, чем из условия стабильности.

Самым эффективным и достаточно простым способом, исключающим сложных стабилизированных источников питания, является применение развязывающих (устраняющих ОС) фильтров, состоящих из ии включаемых последовательно или параллельно источнику питания (рис. 4.8 и 4.9).

Фильтры включаются на пути обратной передачи в петле ОС и создают делитель переменного напряжения, сопротивления плеч которого равны и. Ослабление делителем напряжения паразитной ОС на нижней граничной частоте характеризуется коэффициентом развязки

,

откуда

.

Номинал резистора определяется требуемым напряжением питания предварительных каскадов, которое, как правило, меньше, чем у оконечного.

Кроме ослабления паразитных ОС, развязывающие фильтры одновременно сглаживают пульсации напряжения питания с частотой 50 и 100 Гц, если усилитель питается от сетевого выпрямителя. Уровень напряжения на выходе усилителя задают, исходя из требования, чтобы в любой точке УУ амплитуда напряжения фона, добавляющегося к основному сигналу, была бы, по меньшей мере, в (2…3)D раз меньше максимальной амплитуды последнего, D – динамический диапазон УУ.

4.6. Фон переменного тока в усилителях с паразитными ос

В УУ, питаемых от сети переменного тока, фон обычно представляет собой сложный сигнал с составляющими основной частоты питающей сети и ее гармоник. Основной путь проникновения фона в сигнальные цепи транзисторных усилителей – недостаточное сглаживание пульсаций выпрямленного напряжения. Однако могут действовать и многочисленные другие причины, как, например, электростатические наводки со стороны сетевых проводов на высокоомные или протяженные входные цепи, электромагнитные наводки со стороны силовых трансформаторов и дросселей фильтров на трансформаторы межкаскадной вязи и в особенности – на входной трансформатор.

Большинство перечисленных причин устраняется соответствующими конструктивными решениями аппаратуры. Фон, создаваемый пульсацией питающих напряжений, предотвращают надлежащим сглаживанием этих пульсаций как в общем фильтре выпрямителя, так и с помощью дополнительных сглаживающих цепей, которые не отличаются от развязывающих ячеек, применяемых для предотвращения паразитных ОС через источник питания (рис. 4.8).

Допустимые уровни пульсаций питающих напряжений составляют от нескольких процентов для оконечных двухтактных усилителей до тысячных долей процента для входных каскадов с предельной чувствительностью. Поэтому техника сглаживания пульсаций в многокаскадных усилителях упрощается при применении цепочечного соединения RC-ячеек (см. рис. 4.8).

Радикальный путь снижения фона заключается в питании одного-двух входных каскадов сетевой аппаратуры от батареи. Выполнение этих каскадов в виде минимальной выносной головки позволяет располагать их в непосредственной близости к источнику сигнала (например, в корпусе микрофона) и тем самым одновременно решать проблему предотвращения опасных наводок на входной кабель основного усилителя.