58) Многокаскадные усилители

МНОГОКАСКАДНЫЕ УСИЛИТЕЛИ 9-1. ОСОБЕННОСТИ МНОГОКАСКАДНЫХ УСИЛИТЕЛЕЙ

Для достижения требуемого усиления обычно приходится сое­динять последовательно несколько усилительных каскадов, образую­щих многокаскадный усилитель. При этом возникает ряд обстоя­тельств, не имевших места в одном каскаде, а поэтому и не рассмат­ривавшихся ранее. Сюда относятся суммирование искажений сигнала в усилителе, защита от паразитных межкаскадных связей и расчет развязывающих фильтров, определение требований к источникам питания и расчет фильтров на сглаживание пульсаций, регулировка усиления, регулировка тембра и др.

9-2. КОЭФФИЦИЕНТ УСИЛЕНИЯ И СУММИРОВАНИЕ ИСКАЖЕНИЙ В МНОГОКАСКАДНОМ УСИЛИТЕЛЕ

Ввиду того, что сигнал, усиленный одним каскадом, передается далее на следующий каскад и усиливается им, коэффициент усиле­ния многокаскадного усилителя К_ус равен произведению коэффици­ентов усиления всех его каскадов Ки К2, Кг и т. д.:

Kyc=KvK2-Ks--> (9-1)

Если коэффициенты усиления выражены в децибелах, для полу­чения коэффициента усиления усилителя коэффициенты усиления каскадов не перемножают, а складывают. Указанные правила спра­ведливы как для коэффициентов усиления напряжения и тока, так и для коэффициента усиления мощности.

Отсюда следует, что относительное усиление усилителя У_ус и его коэффициент частотных искажений M_YC на любой частоте, выра­женные в относительных единицах, равны произведению относитель­ных усилений Υ и У 2, Уз и т. д. или коэффициентов частотных иска­жений М_и М₂, Мъ и т. д. всех его каскадов или цепей, выражен­ных также в относительных единицах:

Г_Ус = КгГ₂-Гз...; M_yc = M₁.M₂-Mv (9·2)

При определении относительного усиления или коэффициентов частотных искажений в децибелах перемножение заменяют сло­жением.

59) Выходные каскады (однотактные, двухтактные, с трансформаторной и бестрансформаторной связью)

Каскады усиления могут быть однотактными и двухтактными.

• Однотактный усилитель — усилитель, в котором входной сигнал поступает во входную цепь одного усилительного элемента или одной группы элементов, соединённых параллельно.

• Двухтактный усилитель — усилитель, в котором входной сигнал поступает одновременно во входные цепи двух усилительных элементов или двух групп усилительных элементов, соединённых параллельно, со сдвигом по фазе на 180°.

60) Обратные связи в усилителях

Обратной связью называется эффект подачи части выходного напряжения усилителя на его вход. Разработка в 1927 году принципов обратной связи (ОС) позволило резко изменить важнейшие параметры усилителей , поэтому в настоящее время ОС является неотъемлемой частью любого высококачественного усилителя.

Рисунок 1.4 - Структура обратной связи

В общем виде структурная схема усилителя с обратной связью представлена на рис. 1.4. Напряжение с выхода усилителя, имеющего коэффициент усиления К, подается на вход звена обратной связи с коэффициентом передачи  . Выходное напряжение звена обратной связи, равное: 

подается на вход усилителя, где алгебраически суммируется со входным напряжением. В результате реальное напряжение на входе усилителя составляет величину: 

Отсюда коэффициент усиления усилителя, охваченного обратной связью: 

Выражение в знаменателе " 1 +/- К  " называется глубиной обратной связи и показывает во сколько раз изменяется коэффициент усиления под влиянием ОС.  Знак "+" соответствует отрицательной обратной связи (ООС), которая уменьшает коэффициент усиления усилителя. Особенностью ООС является то, что при больших К значение К  >> 1 и выражение для коэффициента усиления усилителя, охваченного отрицательной обратной связью принимает вид: 

т.е. определяется только свойствами звена обратной связи. Это свойство обратной связи часто используется в многочисленных схемах аналоговой электроники.  Знак " – " указывает на наличие в усилителе положительной обратной связи (ПОС). Нетрудно увидеть, что при этом происходит увеличение коэффициента усиления. Однако ПОС может вызвать ряд явлений, существенно искажающих режим работы усилителя. Если  , , откуда следует, что коэффициент усиления неограниченно возрастает   и усилитель входит в режим самовозбуждения. 

Если усилитель и звено обратной связи содержат только активные элементы, то считается, что обратная связь частотно-независимая. Наличие реактивных элементов в звене обратной связи делает коэффициент передачи усилителя комплексным и обратная связь становится частотно-зависимой, за счет чего может существенно измениться вид амплитудно-частотной фазо-частотной характеристики усилителя. Обратная связь может охватывать весь усилитель, как показано на рис. 1.4, или один каскад. В последнем случае обратная связь называется местной. Иногда обратная связь является неотъемлемым свойством усилителя(например за счет паразитных связей) или отдельных усилительных элементов. В этом случае ОС называется внутренней.