21 Обратные связи в усилителях
Паразитная обратная связь вследствие паразитных емкостных, индуктивных и других связей. Кроме того обратные связи бывают положительными (когда передаваемая мощность с выхода совпадает по фазе с входным сигналом), отрицательными (если они в противофазе), и комплексной (когда сдвиг фазы отличается как от 0°, так и 180°).
Все виды обратной связи могут очень сильно изменять свойства усилителя. Как внутренними, так и паразитными связями нельзя управлять, и они нередко изменяют свойства усилителя в нежелательном направлении, например, приводят к самовозбуждению усилителя. Внешняя же обратная связь легко управляема и ее вводят для улучшения свойств усилителя: повышения стабильности коэффициента усиления, снижения искажений всех видов, уменьшения собственных помех и т.д.
Замкнутый контур, образуемый цепью обратной связи и частью схемы усилителя, к которой эта цепь присоединена, называют петлей обратной связи. Если в усилителе имеется только одна петля обратной связи, связь называют одно-петлевой или одноканальной (рис. 2.9, а), если петель несколько, ее называют много петлевой или многоканальной (рис. 2.9, б и в). Связь, охватывающую один каскад усилителя, нередко называют местной обратной связью (рис.2.9, в).
Рисунок 2.9 – Виды обратной связи: а – однопетлевая, б – двухпетлевая с независимыми петлями, в – многопетлевая с одной петлей
22 Усилитель на биполярном транзисторе
Функциональная схема усилителя на биполярном транзисторе приведена на рис. 9.1,а. Резисторы R1 и R2 задают режим покоя каскада, при котором в транзисторе протекают только постоянные токи покоя базы IБп, коллектора IКп и эмиттера IЭп. На базе, коллекторе и эмиттере действуют постоянные напряжения покоя UБп, UKп, UЭп.
Конденсаторы С1 и С2 - разделительные. Конденсатор С1 препятствует протеканию постоянного тока с делителя R1, R2. Конденсатор С2 препятствует прохождению постоянного напряжения на резистор RH. На этом резисторе действует переменная составляющая коллекторного напряжения. Резистор RЭ определяет ток покоя через транзистор при заданном напряжении UБп. Этот резистор для переменного сигнала является отрицательной обратной связью, предназначенной для стабилизации режима покоя транзистора при изменении его температуры. При увеличении (например, из-за роста температуры) тока коллектора покоя IКп возрастают ток эмиттера покоя IЭп и падение напряжения на резисторе RЭ, поскольку UЭп = IЭпRЭ.
Так как напряжение UБп фиксировано делителем R1 R2, то с увеличением UЭп происходит закрывание транзистора. Это ведет к уменьшению коллекторного тока. Происходит автоматическая балансировка режима работы транзистора в режиме покоя.
Введение резистора RЭ изменяет работу каскада и при усилении переменного входного сигнала. Переменный ток эмиттера создает на резисторе падение напряжения UЭ = TЭRЭ, которое уменьшает усиливаемое напряжение.
23 Усилитель напряжения на полевом транзисторе
Усилители на полевых транзисторах (ПТ) обладают большим входным сопротивлением. Обычно такие усилители используются как первые каскады предварительных усилителей, усилителей постоянного тока измерительной и другой радиоэлектронной аппаратуры.
Применение в первых каскадах усилителей с большим входным сопротивлением позволяет согласовывать источники сигнала с большим внутренним сопротивлением с последующими более мощными усилительными каскадами, имеющими небольшое входное сопротивление. Усилительные каскады на полевых транзисторах чаще всего выполняются по схеме с общим истоком.
Так как напряжение смещения между затвором и истоком равно нулю, то режим покоя транзистора VT характеризуется положением точки А на сток-затворной характеристике при UЗИ=0 (рис. 15,б).
В этом случае при поступлении на вход усилителя переменного гармонического (то есть синусоидального) напряжения UЗИ с амплитудой UmЗИ положительный и отрицательный полупериоды этого напряжения будут усиливаться неодинаково: при отрицательном полупериоде входного напряжения UЗИ амплитуда переменной составляющей тока стока I'mc будет больше, чем при положительном полупериоде (I''mc), так как крутизна сток-затворной характеристики на участке АВ больше по сравнению с крутизной на участке АС: Вследствие этого форма переменной составляющей тока стока и создаваемого им переменного напряжения на нагрузке UВЫХ будет отличаться от формы входного напряжения, то есть возникнут искажения усиливаемого сигнала.
Для уменьшения искажений сигнала при его усилении необходимо обеспечить работу полевого транзистора при постоянной крутизне его сток-затворной характеристики, то есть на линейном участке этой характеристики.