74. Усилительный каскад на транзисторе. Обратная связь в усилителях. Виды обратной связи.

Усилителями электрических сигналов или электронными усилителями называют устройства, увеличивающие эти сигналы за счет энергии внешнего источника.

Усилители могут создаваться на основе различных элементов (транзисторы), однако в общих вопросах все усилители могут быть представлены достаточно едино. Они имеют вход, на который подается усиливаемый электрический сигнал, и выход, с которого снимается усиленный сигнал. Непременной частью всей системы является источник электрической энергии.

Наиболее распространенным принципом усиления сигнала является воздействие входной цепи на электрическое сопротивление выходной цепи. Это воздействие соответствует форме усиливаемого сигнала, и поэтому форма сигнала воспроизводится в выходной цепи.

Существенным требованием к усилителям является воспроизведение усиливаемого сигнала (усиление) без искажения его формы. На практике это требование выглядит как стремление усилить электрический сигнал с наименьшими искажениями.

Возможность усилителя увеличить поданный на его вход сигнал количественно оценивается коэффициентом усиления. Он равен отношению приращения напряжения (силы тока, мощности) на выходе усилителя к вызвавшему его приращению напряжения (силы тока, мощности) на входе:

k_U = ,k_I = ,.Выходное усиленное напряжение, как это видно из рис.6, равно U_вых= -I_кR_к, где

- э. д. с. источника питания; I_к – сила тока в цепи коллектора; R_к – сопротивление резистора в цепи коллектора.

Переменный входной сигнал подключен к эмиттерному переходу и влияет на силу тока коллектора, следовательно, и на падение напряжения на резисторе цепи коллектора (I_кR_к). Таким образом, выходное напряжение изменяется в соответствии с изменением входного напряжения. Разделительный конденсатор С₁ не позволяет постоянной составляющей силы тока базы протекать через источник входного напряжения, конденсатор С₂ отфильтровывает на выход только переменную составляющую.Необходимо получить прямо пропорциональную зависимость между выходным и входным напряжениями. Поэтому, так же как и у лампового усилителя, выбирают исходную рабочую точку на характеристиках транзистора. PS ламповы.

Простейшим видом усилителя является ламповый усилитель напряжения с нагрузкой в виде резистора.

Малые колебания сеточного напряжения лампы вызывают значительные колебания анодного тока. Соединив анод лампы с резистором R_H нагрузки, можно получить значительные колебания падения напряжения на этом резисторе (этим и обусловливается название усилителя). В качестве нагрузки применяют также катушку индуктивности, трансформатор, колебательный контур и т.

Для медико-биологических целей применяют усилители с глубокой отрицательной обратной связью. В кибернетике это понятие является одним из главных. Обратная связь – это обратное воздействие результатов процесса на его протекание или, по терминологии кибернетики, обратное воздействие управляемого процесса на управляющий орган.

В случае положительной обратной связи результаты процесса стремятся усилить его. Отрицательная обратная связь препятствует развитию, изменению процесса и стабилизирует его. Это важно и для электронных устройств.

цепь обратной связи подключена к выходу усилителя параллельно его нагрузке, следовательно, напряжение U_о.с обратной связи прямо пропорционально напряжению U_вых на выходе. Напряжение обратной связи во входной цепи включено последовательно с напряжением U_г источника сигнал

= U_о.с/U_вых коэффициентом передачи цепи обратной связи, или U_о.с =U_вых.

Коэффициент усиления схемы с обратной связью k_св равен отношению выходного напряжения U_вых к напряжению U_г источника сигнала:

k_св = U_вых/U_г.

Напряжение на выходе усилителя (рис.7) равно U_вх = U_г + U_о.с.