4.2.Обратная связь в усилителях

Во многих случаях вторичные параметры усилителя не удовлетворяют поставленным требованиям в отношении стабильности усиления, значений входного и выходного сопротивлений, уровня линейных и нелинейных искаже-нийи т. д. Улучшить характеристики и параметры усили­теля можно с помощью обратной связи, т. е. искус­ственной цепи, по которой часть энергии с выхода усилителя направляется на его вход, изменяя режим входной цепи. При этом образуется замкнутый контур из усилителя и звена обратной связи— петля обратной связи. Различают одно-петлевую(рис. 4.1a) и много-петлевую (рис. 4.1, б) обратные связи.

Рис.4.1.Однопетлевая(а) и многопетлевая(б) обратные связи

Обратная связь может быть положительной и отрицательной: при полож-й напряжение обратной связиU_oc совпадает по фазе с входным напряжением U_вх и к входной цепи прикладывается напряжениеU₁=U_вх+U_ос;при отриц-й напряжение обратной связи находится в противофазе с входным напряжением и к входной цепи прикладывается U₁=U_вх—U_oc.Наи­более распространенной является после­довательная отрицательная обратная связь по напряжению, в которой выходное напряжение усилителя через цепь обратной связи вновь подается на его вход последовательно с источником входного сигнала.

Величина, показывающая, какая часть выходного напряжения подается обратно на вход каскада, называется коэффициентом передачи цепи обратной связиβ:β=U_ос/U_вых.

K_oc=K/(1+βK) – коэффициент обратной связи при отрицательной связи.

K_oc= - коэффициент обратной связи при положительной связи.

4.3.Однокаскадные усилители на биполярных транзисторах

У силительные каскады могут быть построены по трем схемам включения транзистора ОЭ, ОК и ОБ (см. § 1.4.2). Наиболее распространена схема усилительного каскада с ОЭ на транзисторе p-n-p-типа.

Рис.4.2. Схема усилителя на биполярном транзисторе с ОЭ.

Напряжение, управляющее током коллектора, состоит из двух встреч­ных напряжений, одно из которых—прямое фиксированное напря­жжение U_R2, снимаемое с резистора R2 делите­ля R1, R2, а другое — напряжение на резисторе U_R3от тока эмиттера I_э. Если при изменении температуры увеличится ток коллектора, то уве­личится и падение напряжения на R_э от тока эмиттера, т.к.I_э = I_б + I_к. Напряжение U_R2остается постоянным, а напряжение между базой и эмиттеромуменьшится:U_бэ=U_R2- U_Rэ, что уменьшит ток базы и ток коллек­тора. К резистору R_э подключается парал­лельно конденсатор С_э большой емкости. Вели­чина емкости конденсатора выбирается так, что­бы реактивное сопротивление конденсатора на низшей частоте частот было бы меньше сопротивления резистора. Это нужно для избежания отрицательной обратной связи по напряжению для сигнала, т. е. для того, чтобы переменная состав­ляющая тока эмиттера прошла, минуя резистор R_э, что даст возможность увеличить коэффициент усиления каскада. Данная схема называется схемой с фиксированным напряжением смещения на базе. Напряжение смещения снимается с резистора, входящего в делитель напряженияR1, R2.Ток делителя выбирается достаточно большим, значительно больше тока базы в режиме покоя. Это необходимо для того, чтобы температурные и изменения токов эмиттера и коллектора незначительно влияли на ток базы. Из схемы видно, что резистор R2 подключен параллельно входному сопротивлению транзистора R_вх. Источник питания всегда имеет малое внутреннее сопротивление, поэтому, пренебрегая им, можно считать, что резисторы R1и R2включены между собой параллельно и имеют большое сопротивление (несколько кОм).