книги / Элементы промышленной электроники
..pdfРис. 7-10. Эквивалентная схема усилительного каскада для высоких частот (со > coj.
В области низких частот и полосы пропускания емкость С0 как конструктивный элемент реальной схемы практически не учитывается, так как ее сопротивление на этих частотах
vо |
К Rc |
||
R a |
“ЬRc |
||
|
Однако на высоких частотах с сопротивлением лс0 приходится считаться. При этом, чем выше частота, тем больше шунтирую щее действие емкости С(1,а следовательно, с возрастанием частоты усиливаемых сигналов в области высоких частот коэффициент усиления усилительного каскада соответственно уменьшается.
При проектировании лампового усилителя на сопротивлениях, параметры элементов схемы определяются исходя из условий получения необходимого коэффициента усиления при обеспече нии наибольшей возможной равномерности усиления по всему рабочему диапазону частот.
Триод позволяет получить усиление напряжения сигнала К = (0,6—0,8)/*. Поэтому в каскадах усилителя на сопротивлениях применяют триоды с высоким коэффициентом усиления /* = 20— 100.
При необходимости получения больших коэффициентов уси ления целесообразно применять двойные триоды (на два каскада усилителя используется одна лампа).
Наиболее употребительными триодами являются лампы типа 6Н9С, 6Н2П и 6С2С.
Экранированные лампы (тетроды и пентоды) имеют меньшие межэлектродные емкости и обладают более высоким статическим коэффициентом усиления. Это позволяет получить во много раз больше усиление, чем при использовании триода. Однако, каскад с экранированной лампой характеризуется большим потребле нием энергии от источника питания, большим количеством де талей схемы и большей стоимостью лампы, поэтому экраниро ванные лампы целесообразно применять лишь в тех случаях,
П1
к
Рис. 7-11. Блок-схема усилителя с обратней связью.
Аналогичным образом осуществляется и обратная связь по току. При необходимости может применяться и комбинированная обратная связь. В том случае, когда в результате действия обратной связи выходное напряжение или ток уменьшаются, обратную связь называют отрицательной (рис. 7— 12). В против ном случае, обратную связь называют положительной (рис. 7— 13).
Рис. 7-12. Блок-схема усилителя с отрицательной об ратной связью.
\ v‘; Л \ и,вс
WZ
Рис. 7-13. Блок-схема усилителя с положитель ной обратной связью.
Коэффициент усиления усилителя при наличии обратной связи в общем случае может быть найден как отношение комплекса
123
И з форм улы (7— 19) следует, что при введении в усилитель
обратной отрицательной связи |
(рис. 7— 12), коэффициент усиле |
ния усилителя уменьш ается в |
(I -f РК) раз. |
Если в выражении (7— 18) |
фк + ф р = 0 , то обратная связь |
становится полож ительной (рис. 7— 13). При этом произведение
РК = |
+ р к представляет собой вещ ественную |
и положительную |
величину, а м одуль коэффициента усиления |
Кж оказывается |
|
равным: |
|
|
|
К |
(7— 20) |
|
1 — р к |
|
|
|
|
В |
усилителях ш ирокое применение находит отрицательная |
обратная связь, которая является эффективным средством повы шения качества их работы .
При этом становится возмож ны м получить более стабильную величину коэффициента усиления К и расширить полосу пропус кания усилителя, при уменьшении нелинейных искажений и ослаб лении действия помех. Вместе с тем, при наличии отрицательной
обратной связи |
происходит увеличение входного сопротивления |
|||
и уменьш ение |
вы ходного |
сопротивления усилителя, что |
в ряде |
|
случаев |
им еет |
больш ое |
практическое значение.- |
|
Если |
коэффициент усиления усилителя без обратной |
связи |
по каким -либо причинам изменяется в «а» раз, то с введением
отрицательной обратной связи при действии тех же |
причин |
|
коэффициент усиления |
усилителя Кж изменится лишь в |
■— а |
|
|
1 I р к |
раз. Э то означает, что |
при введении отрицательной обратной |
связи происходит повышение стабильности коэффициента уси ления,, а следовательно расширение полосы пропускания частот ной характеристики усилителя при одновременном уменьшении коэффициента усиления.
В связи с этим, для сохранения необходим ой величины выход
ного напряжения |
при введении |
обратной |
отрицательной связи |
|
н еобходи м о |
либо увеличивать величину входного сигнала, либо |
|||
увеличивать |
число |
усилительных |
каскадов |
усилителя. |
П ри этом |
коэффициент усиления многокаскадного усилителя |
оказывается равным произведению коэффициентов усиления всех каскадов:
К = К Г К2 -К3 . . . К П |
( 7 - 2 1 ) |
где: Kt • К2 • Къ . . . К„ — коэффициент усиления, соответственно, первого, второго и т. д. усилительных каскадов.
П ри введении полож ительной обратной связи коэффициент усиления 'Кж усилителя увеличивается, что при некоторых усло
125
которые возникаю т вследствие фазовых сдвигов, вносимых уси лителем для составляю щ их частот слож ного сигнала. Э то про исходит п отом у, что при усилении несинусоидального напряжения
начальные |
фазы |
отдельны х его гармонических |
составляю щ их |
изм еняю тся |
из-за |
влияния реактивных элементов |
схемы. В ре |
зультате этого ф орм а напряжения на вы ходе усилителя в той или иной м ере м ож ет отличаться от формы напряжения на его входе.
Ф азовы е искажения |
отсутствую т |
в том случае, когда началь |
ные фазы отдельны х |
гармонических |
составляющ их напряжения |
в процессе усиления не изменяю тся и когда угол сдвига фаз про порционален частоте передаваемого сигнала.
|
Рис. 7-15. Фазовая характеристика уси |
|
лителя. |
Ф азовы е |
искажения, вносимые усилителем, оцениваются по |
его ф азовой |
характеристике (рис. 7— 15), представляющ ей собой |
зависимость угла сдвига фаз меж ду входным и выходным напря ж ением от частоты .
§ 8. П Р О Х О Ж Д Е Н И Е П Р Я М О У Г О Л Ь Н Ы Х И М П У Л Ь С О В Ч ЕРЕЗ У С И Л И Т Е Л Ь С РЕ О С Т А Т Н О -Е М К О С Т Н О Й СВЯЗЬЮ
В соврем енной |
радиоэлектронной |
технике |
усилители с |
рео |
|||||
статно-ем костной |
связью |
ш ироко |
применяются |
для |
усиления |
||||
электрических колебаний |
сам ой различной формы , в |
частности, |
|||||||
прямоугольны х |
импульсов. При этом во избежании возмож ны х |
||||||||
искажений, при |
работе в ш ироком |
диапазоне |
частот, |
частотные |
|||||
характеристики |
усилителя |
должны |
быть тщ ательно подобраны . |
||||||
Н еобходи м ость |
в обеспечении широкойполосы пропускания уси |
||||||||
лителей, предназначенны х для этих |
целей, |
объясняется |
тем, |
||||||
что для точного |
воспроизведения |
электрических |
колебаний |
пря- |
127
значения до нуля, т. е. установим форму заднего фронта выход ного напряжения.
При подаче на вход усилителя входного отрицательного им пульса лампа запирается. При этом анодный ток лампы скачком изменяется от ia = / 00 до нуля. Однако потенциал анода лампы, равный до этого Uao, а следовательно, и напряжение на выходе усилительного каскада при этом не может меняться скачком, так как в схеме имеются емкости CaKjl Ctl, Сс1, а также входная емкость СЛХ2 и монтажные емкости См (рис. 8—2), от изменения напряжения на которых зависит изменение потенциала анода и напряжение на выходе усилительного каскада. Однако изме нение напряжения на выходе может произойти только при одно временном мгновенном изменении разности потенциалов на конденсаторах Cet и С,,, и емкостях СаК1 См СВХ2 что произойди не может, так как при этом не может возникнуть бесконечно боль шой ток, необходимый для мгновенного изменения зарядов кон денсаторов и емкостей. Изменение напряжения на конденсаторе и емкостях в процессе заряда, как известно, происходит не мгно венно. При этом закон изменения напряжения может быть за
писан в виде |
уравнения: |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
t |
> |
|
|
(8- 1) |
|
|
|
ис = Еа{1— е~кс) |
|
|
||||
где: |
RC = х — постоянная |
времени |
цепи |
заряда |
соотвсг- |
||||
ствующего конденсатора |
или |
емкости. |
Поскольку |
в |
схе |
||||
ме |
усилительного |
каскада |
емкость |
конденсатора G, |
> |
Сма. |
|||
а Сг, ^Са*,, |
то |
изменение |
напряжений |
на этих |
конден- |
124