Электроника в вопросах и ответах - И. Хабловски

Борьба с нестабильностью усилителей в ООС заключается в ограничении числа каскадов, охваченных цепью ОС, до трех, а также на соответствующем формировании частотных характеристик усилителя. Главным принципом в этом случае является дополнительное уменьшение коэффициента усиления на границах, полосы пропускания, т. е. на тех частотах, для которых в результате фазовых сдвигов ООС превращается в ПОС. Тогда при меньших коэффициентах усиления, несмотря на ПОС, паразитные колебания не возникают, поскольку связь очень слабая.

Каковы преимущества и недостатки ООС?

Отрицательная обратная связь позволяет улучшить свойства схемы благодаря следующим преимуществам: уменьшение чувствительности усиления к изменению параметров элементов, режимов питания и внешних факторов; уменьшение нелинейных искажений; возможность формирования частотных характеристик, возможность изменения входного и выходного сопротивлений. К недостаткам ООС относятся уменьшение коэффициента усиления и возможность нестабильности схемы.

Как можно классифицировать цепи ООС?

Цепи ООС классифицируют исходя из способов снятия выходного сигнала и его подачи на вход.

По способу снятия выходного сигнала различают связь по напряжению, в которой выходной сигнал пропорционален выходному напряжению, и связь потоку, характеризующуюся пропорциональностью выходному току.

По способу подачи выходного сигнала на вход различают последовательную связь, при которой обратный сигнал подается последовательно со входным сигналом, и параллельную связь, при которой выходной сигнал цепи ОС вводится параллельно с входным сигналом.

В связи с этим можно выделить четыре основные цепи ООС: по напряжению, параллельного типа; по напряжению, последовательного типа; потоку, последовательного типа; потоку, параллельного типа.

Что такое усилитель с параллельной ООС по напряжению?

Усилительный каскад с ООС по напряжению параллельного типа показан на рис. 8.3.

Рис. 8.3. Усилитель с параллельной ООС по напряжению

Напряжение, возникающее на коллекторе, в схеме с ОЭ сдвинуто на 180° по отношению к напряжению, действующему на базе, и с помощью RfCf-цепочки снова подается на базу.

Конденсатор Cf разделяет лишь постоянные потенциалы, действующие на коллекторе и базе. Резистор Rf совместно с сопротивлением, включенным между базой и массой, а следовательно, учитывающий как резистор R1 и сопротивление источника, так и входное сопротивление транзистора, образует делитель обратного напряжения, который определяет коэффициент βf. Источники напряжения ОС и входного сигнала, поданного на базу через конденсатор C1, включены параллельно.

Из такого способа возбуждения и следует название цепи ОС: по напряжению параллельного типа. Для цепей этого типа характерно уменьшение входного и выходного сопротивлений. Параллельная связь по напряжению часто используется в качестве многокаскадной связи, примеры которой представлены на рис. 8.4, а и б. В схеме рис 8 4, а, состоящей из двух транзисторов, напряжение ОС снимается с вторичной обмотки трансформатора с встречной навивкой обмоток, что обозначено соответствующим расположением точек). Таким образом обеспечивается соответствующая полярность напряжения ОС.

В трехтранзисторной схеме (рис. 8.4, б) благодаря соответствующей фазе напряжения на выходе имеется возможность непосредственной подачи напряжения ОС (на вход схемы — прим. перев.).

Рис. 8.4. Многокаскадные усилители с параллельной ООС по напряжению:

а — двухкаскадный; б — трехкаскадный

Что такое усилитель с последовательной ОС по напряжению?

Типовая схема последовательной ОС по напряжению представлена на рис. 8.5.

Рис. 8.5. Усилитель с последовательной ООС по напряжению

Выходное напряжение, полярность которого противоположна напряжению на управляющей сетке лампы, делится с помощью делителя напряжения R1R2. Часть выходного напряжения, действующая на резисторе R2, является напряжением ОС. Это напряжение подводится к входной цепи благодаря соединению средней точки делителя с нижним концом вторичной обмотки трансформатора, т. е. последовательно с входным напряжением. Сумма этих двух напряжений является входным напряжением усилителя.

Другие схемы с ООС рассматриваемого типа показаны на рис. 8.6.

Во всех трех схемах напряжение ОС подается в цепь катода синфазно с управляющим напряжением. Поскольку эффективное входное напряжение усилителя является разностью переменных напряжений, действующих на сетке и катоде, условия питания аналогичны тем, которые имеют место при последовательном соединении двух источников переменного напряжения, из которых одно (соответствующее переменному напряжению на катоде) имеет противоположную полярность по отношению к другому.

Рис. 8.6. Усилители с последовательной ОС по напряжению:

а — двухламповая схема: б — двухламповая с трансформатором, не инвертирующим фазу; в — одноламповая с фазоинвертирующим трансформатором

Из рис. 8.6 следует, что в однокаскадном усилителе такой способ введения напряжения ОС возможен только при использовании трансформатора, переворачивающего (инвертирующего) фазу напряжения, действующего на аноде лампы. Для резистивного усилителя (рис. 8.6, б) необходимы два каскада. Если в схеме применяется трансформатор, то он не инвертирует фазу напряжения (рис. 8.6, в).

В транзисторных схемах число каскадов резистивного усилителя, обеспечивающее соответствующую фазу обратного напряжения, подводимого к резистору в цепи эмиттера, также должно быть четным.

Усилители со связью по напряжению последовательного типа характеризуются повышенным входным сопротивлением и пониженным выходным.

Является ли эмиттерный повторитель схемой с ООС?

Да, эмиттерный повторитель и его ламповый аналог катодный повторитель являются схемами с ООС по напряжению последовательного типа. Это следует из схемы (рис. 8.7).

Рис. 8.7. Эмиттерный повторитель

Выходное напряжение, возникающее на резисторе Rэ в цепи эмиттера, синфазно с входным напряжением. Все выходное напряжение вычитается из напряжения, действующего на базе, и в результате транзистор управляется разностью обоих напряжений. Анализ эмиттерного повторителя как схемы с ОС приводит к таким же результатам, которые получают при анализе схемы с ОК. Следовательно, усиление по напряжению повторителя меньше единицы; входное сопротивление велико, а выходное мяло.

Что такое усилитель с последовательной ОС по току?

Связь по току последовательного типа в схемном отношении является наиболее простым видом ООС. Для получения такой связи достаточно из усилителя удалить конденсатор, шунтирующий резистор в цепи эмиттера (рис. 8.8, а). Изменения тока коллектора, вызываемые переменным входным сигналом, создают на этом резисторе переменное напряжение, а поскольку этот резистор включен последовательно в цепь эмиттера, управляющее напряжение представляет собой разность между подводимым ко входу напряжением и переменным напряжением, действующим на резисторе. Достоинством последовательной связи по току является увеличение входного и выходного сопротивлении усилителя

Последовательную ООС по току часто применяют в качестве местной связи. Однако иногда ее используют в многокаскадных усилителях, как, например, в усилителе, представленном на рис. 8 8, б. Характерно, что в этой схеме помимо многокаскадной связи в первом и третьем каскадах через резистор Rf действуют также местные связи.

Рис. 8.8. Однокаскадный (а) и трехкаскадный (б) усилители с последовательной ОС по току

Что такое усилитель с параллельной ОС по току?

Усилитель с параллельной ООС по току представлен на рис. 8.9. Связь этого типа используется почти исключительно в транзисторных схемах, поскольку сильная нагрузка, вносимая цепью ОС на вход усилителя, несущественна из-за малого входного сопротивления транзистора. Параллельная связь по току вызывает снижение входного и повышение выходного сопротивления усилителя.