8.8. Повторители напряжения

Усилителями с последовательной отрицательной обратной связью по напряжению являются катодный, эмиттерный и истоковый повторители (рис. 8.11а,в). У каждого из них полная величина выходного напряжения приложена ко входу усилителя с противоположным знаком, поэтому коэффициент обратной связи β=-1 (100%-ная отрицательная обратная связь). Коэффициент усиления повторителя в соответствии с (8.39) равен:

К_повтор = К/(1+К), (8.51)

а так как коэффициент усиления К усилительных элементов составляет величину ~ 50 - 100 и даже более, то с хорошим приближением можно считать, что К_повтор 1. (8.52)

Входное и выходное сопротивления повторителя в соответствии с (8.48) и (8.50) равны R_{вх.повтор} =(1+K)R_вх,, (8.53)

R_{вых повтор}=R_вых/(1+К). (8.54)

Здесь R_вх и R_вых соответственно входное и выходное сопротивления активного элемента.

Рис. 8.11. Принципиальные схемы катодных (а), эмитерных (б) и истоковых (в) повторителей; верхний ряд – с непосредственной связью, нижний ряд – для переменных напряжений

Передача на выход входного сигнала при большом входном и малом выходном сопротивлениях обусловила широкое применение повторителей в радиоэлектронике и технике физического эксперимента. Прежде всего повторители служат в качестве элемента согласования большого выходного сопротивления различных датчиков с входным сопротивлением измерительных приборов. Датчик при этом нагружен на постоянное большое входное сопротивление повторителя, а напряжение датчика воспроизводится на низкоомном выходе повторителя, причем изменение сопротивления нагрузки незначительно влияет на величину u_Вых. Улучшить параметры эмиттерного повторителя (увеличить R_вх, уменьшить R_выx и приблизить к единице коэффициент передачи напряжения) можно при помощи составного транзистора (рис. 8.12) В этом повторителе эмиттерной нагрузкой первого транзистора служит входное сопротивление обычного повторителя, а типичные значения К_повтор превышают 0,995.

Рис. 8.12. Принципиальная схема эмиттерного повторителя на составном транзисторе

Эмиттерный повторитель применяется в схемах стабилизаторов напряжения на его выходе может «повторяться» стабильное напряжение источника малой мощности. На рис 8.13, а на шине + U_пп - положительное нестабилизированное напряжение (например, от выпрямителя с LC- или RC фильтрами) Резистор R₁ и стабилитрон VD образуют стабилизатор напряжения, выход которого подключен ко входу эмиттерного повторителя. Выход повторителя является источником стабильного напряжения изменение в некоторых пределах R_H и U_ип лишь весьма незначительно влияет на величину U_СT. На рис 8.13б показана схема аналогичного стабилизатора отрицательною напряжения.

Рис. 8.13. Простейшие схемы стабилизаторов положительного (а) и отрицательного (б) напряжений с эмитерным повторителем

Рис. 8.14. Схемы генераторов тока (а,в) и их обозначения (б,г)

В ряде электронных схем применяется так называемый генератор тока - устройство, пропускающее («генерирующее») ток строго постоянной величины при изменяющемся напряжении питания и сопротивлении нагрузки. Нетрудно убедиться в том, что для этой цели пригоден тот же повторитель, например эмиттерный с постоянным сопротивлением в цепи эмиттера (R_Э=const) Схема, показанная на рис 8.14а, полностью аналогична схеме стабилизатора напряжения (см рис 8.13а), напряжение на R_Э, а следовательно, и ток через него, т е I_Э, постоянны. Это означает, что изменения в некоторых пределах R_H и (или) U_ип не сказываются значительным образом на величине I_K , так как I_Э=I_K+I_Б, I_Б,«I_K.