Основи електроніки (стр. 13 )

2,5*4 = 10 В, а падіння напруги на опорі ro транзистора зменшиться до

12 - 10 = 2 В. Отже, цей опір зменшиться до 2:2,5 = 0,8 кОм. Через півперіода, коли джерело коливань дасть напругу, рівну -0,1 В, відбудеться зворотне явище. Мінімальна напруга база-емітер стане дорівнює

0,2 - 0,1 = 0,1 В. Струми емітера і колектора зменшаться до 0,5 мА. На резисторі Rн падіння напруги зменшиться до 0,5*4 = 2 В, а на опорі ro воно зросте до 10 В; отже, цей опір збільшиться до 10:0,5 = 20 кОм. Таким чином, подача на вхід транзистора змінної напруги з амплітудою 0,1 В викликає зміну опору ro від 0,8 до 20 кОм, і при цьому напруги на резисторі навантаження і на транзисторі змінюються на 4 В в ту і іншу сторону (від 10 до 2 В). Отже, вихідна напруга має амплітуду коливань 4 В, тобто вона в 40 разів більша вхідної напруги. (Цей числовий приклад є наближеним, так як насправді залежність між струмом колектора і вхідною напругою нелінійна.)

Коливання напруг і струмів для розглянутого прикладу показані графіками на рис. 4 Цим графікам відповідають наступні рівняння.

Вхідна напруга ;

напруга на ділянці база - емітер ;

струм колектора

Аналогічно виражається напруга на навантаженні: , де і .

Напруга на виході ,де

4.4 Еквівалентні схеми вхідних і вихідних ланцюгів одиночних підсилювальних каскадів

Для побудови транзисторних каскадів посилення використовуються три схеми включення транзистора ОБ, ОЕ і ОК. Кожна з цих схем має, різні частотні властивості, що визначають діапазон частот підсилюючих сигналів. Частотні властивості визначаються в основному значенням граничної частоти fгр, яка має різні значення для різних схем включення, а також залежністю вхідного і вихідного опору транзистора від частоти, що відображається еквівалентними схемами вхідних і вихідних ланцюгів транзисторного каскаду підсилення.

Характер залежності вхідного опору від частоти для різних схем включення і відповідні їм еквівалентні схеми вхідних ланцюгів підсилювальних каскадів наведені на рис, 5

Рис.5

.

Крива 1 (рис. 5 а) відображає залежність вхідного опору від частоти для підсилювального каскаду за схемою ОБ, крива 2 - для підсилювального каскаду за схемою ОЕ. По осі ординат відкладені значення величини , де Zвх, Zвх0 - вхідний опір транзистора на частоті f і на низькій частоті відповідно. Слід підкреслити, що графіки (рис. 5, а) відображають лише якісний характер залежностей, за якими не слід судити про які-небудь кількісні співвідношення.

Зростання вхідного опору для схеми ОБ відображено на еквівалентній схемі (рис. 5, б) наявністю еквівалентної індуктивності вхідного ланцюга L.

Еквівалентна схема вхідного ланцюга підсилювального каскаду за схемою ОЕ наведена на рис. 5, в, наявність ємності СЕД в якій характеризує зменшення вхідного опору з ростом частоти. Динамічний опір rе. д і динамічна ємність Се. д емітерного переходу визначаються співвідношеннями

де - коефіцієнт передачі струму схеми ОБ на низьких частотах;

- гранична частота схеми ОБ; - вхідний опір схеми ОБ в робочій точці; К - коефіцієнт посилення напруги каскаду підсилення.

Характер зміни опору і еквівалентна схема вхідного ланцюга підсилювального каскаду за схемою ОК такі ж, як у схемі ОЕ. Однак значення rе. д і Се. д визначаються виразами

де - - опір навантаження емітерного ланцюга змінному струму.

Рис.6

Вихідний опір підсилювального каскаду по будь-якій схемі включення падає з ростом частоти (рис. 6, а).

На рис. 6 б зображена еквівалентна схема вихідного ланцюга транзистора, еквівалентний генератор струму якого для різних схем включення має наступні значення: для схеми ОБ -; для схеми з ОЕ для схеми ОК –

4.5 Зворотній зв'язок в підсилювачах

Крім ланцюга прямої передачі енергії сигналу (основний ланцюг), підсилювальний каскад може містити ланцюги, за якими частина енергії корисного сигналу передається з виходу каскаду на його вхід (рис. 7, а) або на вхід одного з попередніх каскадів в разі багатокаскадного підсилювача (рис. 7, б).

Рис. 7

Рис.8

Це явище називається зворотним зв'язком, а ланцюги зворотньої передачі сигналу - ланцюгами зворотного зв'язку. Замкнутий контур, утворений основним ланцюгом і ланцюгом зворотнього зв'язку, що охоплює підсилювач, називається петлею зворотнього зв'язку. Розрізняють однопетле-ві (рис. 7, а) і багатопетлеві (рис.7, б) зворотні зв'язки.

Якщо напруга зворотного зв'язку пропорційна вихідній напрузі на навантаженні підсилювача, то мова йде про зворотній зв'язок по напрузі (рис. 8, а), а в разі пропорційності струму в навантаженні (рис. 8, б) - про зворотній зв'язок по струму.

Рис.9

Крім того, можливий змішаний зворотній зв'язок (комбінація зворотного зв'язку по напрузі і по струму).

За способом передачі енергії через ланцюг зворотнього зв'язку на вхід підсилювача розрізняють паралельний і послідовний зворотні зв'язки. У першому випадку напруга зворотного зв'язку підключаєся послідовно з напругою джерела вхідного сигналу підсилювача (рис.9, а), а в

Рис 10

другому - паралельно (рис. 9, б). Найчастіше використовується послідовний зворотний зв'язок по напрузі (рис. 10), який стабілізує вихідну напругу підсилювача при зміні опорів навантаження.

Розглянемо кількісні характеристики зворотного зв'язку.

Основна характеристика зворотного зв'язку - коефіцієнт передачі β, що показує, яка частина напруги з виходу підсилювача передається на його вхід

Дія зворотного зв'язку проявляєся у зміні величини вхідного сигналу підсилювача:

Якщо - коефіцієнт посилення підсилювача без зворотного зв'язку, а - коефіцієнт посилення підсилювача, охопленого зворотним зв'язком, то напруга на виході схеми

Розділивши обидві частини рівняння на Uвх, одержимо

aбо

Звідси

Тут βK- коефіцієнт зворотного зв'язку, який визначає характер зворотного зв'язку і коефіцієнт посилення К0.с

Таким чином, якщо напруга зворотного зв'язку надходить на вхід підсилювача в протифазі з напругою вхідного сигналу, то коефіцієнт посилення підсилювача зменшується в 1 +βK раз. Такий випадок носить назву негативного зворотного зв'язку.

Незважаючи на зменшення посилення, негативний зворотний зв'язок широко використовується в підсилювачах електричних сигналів, так як одночасно поліпшується ряд інших параметрів.