ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭЛЕКТРОНИКА

Электротехника
  • Элементы электрических цепей
  • Схемы замещения источников
    электрической энергии
  • Анализ цепи переменного тока
     и входящих в нее элементов
  • Параллельное соединение резистивного
    и индуктивного элементов
  • Машины постоянного и переменного тока
  • Принцип действия асинхронного
    и синхронного двигателей
  • Принцип действия машин постоянного тока
  • Трансформаторы и электромагнитные устройства
  • Трансформатор
  • ПРИВЕДЕННЫЙ ТРАНСФОРМАТОР
  • ВЕКТОРНАЯ ДИАГРАММА ТРАНСФОРМАТОРОВ
  • ТРЕХФАЗНЫЕ ТРАНСФОРМАТОРЫ
  • СТАБИЛИЗАТОР НАПРЯЖЕНИЯ
  • Машины переменного тока
  •  Электрические машины разделяются
    на генераторы и электродвигатели
  • Коллекторные двигатели переменного тока
  • Разборка и сборка электродвигателя
    постоянного тока
  • Выполнению ремонтных работ
  • Электроника
  • Электрические и электронные аппараты
    и устройства
  • Некоторые лампы СВЧ диапазона
  • Полупроводниковые диоды
  • Тиристоры.
  • Выпрямители и инверторы промышленной частоты
  • Электронные усилители
  • Обратная связь в усилителях
  • Катодный и эмиттерный повторители
  • Усилители мощности
  • Повторитель напряжения
  • Шумы в усилителях
  • Генераторы электрических колебаний
  • RC-генераторы
  • Ждущий мультивибратор
  • Мультивибратор на ОУ
  • Цифровые электронные устройства
  • Реализация сложных логических функций
    на интегральных микросхемах
  • Последовательные цифровые устройства
  • Счётчик
  • Регистр
  • Комбинационное цифровое устройство
  •  Сумматоры
  • Импульсные генераторы
    на цифровых микросхемах
  • Охлаждение полупроводниковых приборов
  • Способы охлаждения полупроводниковых
    приборов
  • Воздушное, естественное
    и принудительное охлаждение
  • Системы охлаждения силовых модулей
  • Основные методы охлаждения
  • Расчет параметров охладителей
  • Выбор охладителя
  • Дискретные приборы
  •  

    Обратная связь в усилителях.

    Коэффициент усиления усилителя с обратной связью.

    Обратная связь (ОС) в усилителях появляется при подаче части выходного сигнала на вход усилителя с помощью четырехполюсника обратной связи  (рис.5.5.).

    Обратная связь в усилителях

      Рис. 5.5. Обратная связь.

    Выходное напряжение согласно схеме рис.5.5 будет равно:

     (5.3).

    Тогда полная передаточная функция (полный коэффициент усиления) усилителя с обратной связью

     (5.4).

    Коэффициент  называется глубиной обратной связи. Если , то ОС является отрицательной, если , то ОС является положительной.

    Рассмотрим в (5.3) произведение , где jb и jK - ФЧХ обратной связи и усилителя соответственно.

    В случае, когда jb +jK кратна 2p ОС – положительна и при bKус®1 коэффициент усиления усилителя с ОС стремиться к бесконечности, что физически означает самовозбуждение усилителя. В этом режиме работы сигнал на выходе усилителя появляется даже в отсутствии сигнала на входе, т.е. усилитель с ОС становиться генератором (см. гл. 6).

    В случае, когда jb +jK кратна p ОС – отрицательна и .

    Если , то есть bKус >>1 отрицательная ОС называется глубокой. Рассмотрим важное свойство глубокой отрицательной ОС. Из уравнения (5.4), пренебрегая единицей в знаменателе, получаем:

    . (5.5).

    Таким образом, частотная характеристика усилителя, охваченного глубокой отрицательной ОС, определяется только цепью обратной связи и не зависит от частотной характеристики самого усилителя.

    В общем случае ОС будет комплексной и может быть на определенных частотах как положительной, так и отрицательной.

    5.3.2. Особенности усилителя с отрицательной обратной связью.

     Примеры отрицательной обратной связи в усилителях.

    В радиоэлектронных устройствах обычно требуется, чтобы коэффициент усиления был стабильным и точно известным, не зависел от характеристик самого ОУ и частоты входного сигнала. Существует сравнительно простой способ удовлетворить предъявляемым требованиям – введение отрицательной обратной связи (ООС).

    Как видно из выражения (5.4) введение ООС в усилитель:

    а) уменьшает коэффициент усиления в g раз;

    b) ООС в g раз увеличивает входное сопротивление и во столько же раз уменьшает выходное сопротивление.

    с) Продифференцируем соотношение (5.4):

    . (5.6).

    Из этого соотношения следует, что относительное изменение коэффициента усиления с ООС всегда будет в g раз меньше, чем у усилителя без нее. Таким образом, любые относительные изменения коэффициента усиления, связанные с флуктуациями температуры, нестабильностью источников питания и пр. внешними воздействиями на усилителе с ООС будут сказываться в меньшей степени.

      d) Введение в усилитель ООС позволяет расширить его полосу пропускания. Если относительное уменьшение усиления от максимального значения для усилителя без ООС DKус/Kус, то при том же отклонении частоты усилителя с ООС согласно (5.6) DKo/Ko будет в g раз меньше. Таким образом, одинаковое относительное уменьшение усиления наступает при большем отклонении частоты по обе стороны от максимума, т.е. полоса пропускания усилителя расширяется.

    Усилитель на биполярном транзисторе. Автоматическая ООС в цепи эмиттера.

    При нормальных условиях работы транзистора, обратный ток коллектора iKБО , рассмотренный в главе 1 (см. (1.8)), обычно удваивается с повышением температуры на каждые 10о С. В результате может значительно изменяться с температурой и общий ток коллектора, что приведет к появлению нелинейных искажений выходного сигнала.

    Обратная связь в усилителе на биполярном транзисторе

    Рис. 5.6. Обратная связь в усилителе на биполярном транзисторе:

    а) в цепи эмиттера, б) в цепи коллектор-база.

    Для возможности удержания коллекторного тока в схеме усилителя (рис.5.6 а)) используют резистор RЭ. Механизм воздействия ООС (эмиттерной стабилизации) состоит в следующем. Увеличение тока коллектора в соответствии с общим соотношении для токов в транзисторе (1.7) вызывает соответствующие увеличение тока эмиттера. В тоже время возрастание напряжение на эмиттерном резисторе приводит к снижению потенциала база-эмиттер транзистора:

      (5.7).

    Тогда, в соответствии с проходной ВАХ транзистора (см. рис.1.15) это должно уменьшить коллекторный ток, и, следовательно, нежелательные температурные изменения последнего можно в значительной мере стабилизировать.

    Коэффициент передачи обратной связи в этой схеме, исходя из (5.7), b=RЭ/R.

    Аналогичным образом проявляет себя и механизм истоковой стабилизации в транзисторных каскадах, использующих полевые транзисторы.

    Усилитель на биполярном транзисторе. ООС в цепи коллектор-база.

    Другой распространенной схемой стабилизации режима работы усилителя является введение ООС по напряжению в цепи коллектор-база (рис. 5.6 б)).

    Здесь часть тока коллектора IK1 через резистор RБ подается на базу транзистора, так что

      (5.8).

    Таким образом, увеличение коллекторного тока будет снижать напряжение баз-эмиттер, что в свою очередь по виду проходной ВАХ транзистора (рис.1.15) снизит  коллекторный ток, т.е. ООС удержит Iк в прежних значениях.

    Коэффициент передачи обратной связи в этой схеме, исходя из (5.8), b=RК/RБ.

    Недостатком данной схемы является большая переменная составляющая входного тока через сопротивление RБ, поскольку напряжение на его верхнем конце относительно земли равно напряжению сигнала, усиленного транзистором. Можно показать, что такое включение сопротивления RБ эквивалентно включению на входе сопротивления ,где К – коэффициент усиления.

    Иногда, для устранения шунтирующего влияния сопротивления его разбивают на две части и замыкают среднюю точку через конденсатор достаточно большой емкости на землю. Емкость устраняет нежелательную связь между входом и выходом через RБ по усиленному переменному сигналу.

    Усилитель на ламповом триоде.

    В усилители на ламповом триоде (рис.5.7) ООС осуществляется по напряжению c делителя R1-R2 на сетку, суммируя часть переменного выходного напряжения с входным сигналом.

    Усилитель на ламповом триоде с ООС.

    Рис. 5.7. Усилитель на ламповом триоде с ООС.

    Коэффициент усиления усилителя без ООС определяется формулой (5.2). При условиях Ri >>R и RН >>R

      (5.9).

    Используя (5.9) и общее выражение (5.4), для усилителя с ООС получаем

      (5.10),

    где  - коэффициент передачи цепи обратной связи, представляющий собой просто делитель напряжения.

    Модуль коэффициента передачи

      (5.11),

    который показывает:

    a) на низких и средних частотах Ko = SR/(1+SRb) » const;

    b) на высоких частотах при wСоR>> 1+SR b ООС исчезает.

    Таким образом, выравнивание характеристики происходит за счет снижение коэффициента усиления на низких и средних частотах. На очень низких частотах (w<1/RНС) необходимо учитывать влияние разделительной емкости C: коэффициент усиления уменьшается до нуля, а влияние ООС также исчезает.

    с) При SRb >>1 , т.е. реализуется глубокая ООС.

    Реализация сложных логических функций на интегральных микросхемах