Основи електроніки (стр. 14 )

Так, зменшення коефіцієнта посилення супроводжується збільшенням його стабільності, що підвищує стійкість роботи підсилювача.

Відносна зміна коефіцієнта посилення підсилювача з негативним зворотним зв'язком зменшується в 1 +βК раз.

При βК >> 1 (глибокий зворотній зв'язок) Ко. с = 1/β. тобто загальний коефіцієнт посилення схеми не залежить від коефіцієнта посилення власне підсилювача К.

Як уже згадувалося вище, при введенні в підсилювач негативного зворотного зв'язку послідовного типу вхідний опір збільшується.

Вихідний опір підсилювача при введенні зворотного зв'язку теж змінюється. При зворотному зв'язку по напрузі він зменшується в 1 + βК раз, а при зворотному зв'язку по струму – збільшується.

При введенні в підсилювач ланцюгів негативного зворотного зв'язку в 1 + βК раз зменшуються також частотні, фазові та нелінійні спотворення і в стільки ж разів зменшуються напруги шумів і перешкод. Однак перешкоди зменшуються лише в тому випадку, коли вони виникають в контурі, охопленому зворотним зв'язком.

Таким чином, вводячи негативний зворотний зв'язок і змінюючи його параметри, можна змінювати вхідний і вихідний опір підсилювача, його частотні, фазові та перехідні характеристики, що використовують для поліпшення параметрів підсилювача.

Зворотній зв'язок, при якому коефіцієнт посилення підсилювача збільшується, називається позитивним зворотним зв'язком.

Якщо 1> βК > 0, то Ко. с > К, маючи, однак, кінцеве значення. При , то і коливання на виході підсилювача будуть існувати навіть при відсутності корисного вхідного сигналу, розвиваючись з малих флуктуаційних шумових сигналів.

Підсилювач самозбуджується, перетворюючись на генератор електричних коливань широкого спектра частот. Така робота підсилювача неприпустима.

В багатокаскадних підсилювачах через загальні ланцюги живлення, ємкості монтажу, паразитні індуктивності можуть виникати внутрішні зворотні зв'язки. Це призводить до погіршення характеристик підсилювача і в деяких випадках до його самозбудження. Такі зворотні зв'язки називаються паразитними. Ретельний монтаж, використання розв'язуючих фільтрів та інші заходи дозволяють звести до мінімуму можливість виникнення ланцюгів паразитних зворотних зв'язків.

4.6 Основні показники підсилювачів

Підсилювальні властивості транзисторного підсилювача оцінюються його якісними характеристиками, до яких відносяться: вхідний і вихідний опір, коефіцієнт підсилення і коефіцієнт корисної дії; динамічний діапазон (нелінійні викривлення і рівень власних перешкод); частотна, фазова і перехідна характеристики.

Для різних класів підсилювачів одні з характеристик можуть мати важливе значення, інші - другорядне.

Зауважимо також, що при розгляді характеристик підсилювача, а в подальшому - і конкретних схем будемо використовувати лінійні методи аналізу. Це пояснюється тим, що в режимі підсилення малих сигналів, а також при правильному його виборі нелінійність характеристик транзисторів підсилювача впливає незначно.

Вхідний і вихідний опір . Потужність, що отримується від джерел вхідного сигналу з діючим значенням е. р. с. Еи (рис. 1), виділяється тільки на вхідному опорі підсилювача Rвх,

 

де Uвх та Iвх - діючі значення напруги і струму на вході підсилювача. Звідси очевидно, що вхідний опір

Рис1111

являє собою опір між вхідними затисками підсилювача для змінного сигналу.

Джерело вхідного сигналу по відношенню до вхідного ланцюга підсилювача може бути представлене або джерелом напруги, або джерелом струму (рис.11). При підключенні до входу підсилювача джерела напруги 

В цьому випадку втрати напруги на внутрішньому опорі джерела при передачі напруги на вхід підсилювача будуть незначними при виконанні умови

З рис. 11, б слідує

За умови Rи>> RBX струм, що протікає через вхідний опір, наближається за своїм значенням до струму джерела.

Вихідний опір RBИX визначають між вихідними затискачами підсилювача при відключеному опорі навантаження. Rк і вхідний опір, RBИX в деякій області середніх частот активний.

Коефіцієнт підсилення і коефіцієнт корисної дії. Основним показником всіх підсилювальних схем є коефіцієнт підсилення. Він визначається як відношення напруги або струму (потужності) на виході підсилювача до напруги або струму (потужності) на його вході. Оскільки вихідний сигнал відрізняється від вхідного не тільки за величиною, а й по фазі, в загальному випадку коефіцієнт підсилення - величина комплексна:

де - напруга або струм на вході підсилювача;

- напруга або струм на виході підсилювача;

- кут зсуву фаз між вихідним і вхідним сигналами.

В залежності від підсилюючого параметра розрізняють коефіцієнти посилення по напрузі , струму (і потужності КР

Коефіцієнт посилення по потужності завжди число дійсне.

Коефіцієнт посилення багатокаскадного підсилювача, що містить п каскадів, дорівнює добутку коефіцієнтів посилення окремих каскадів:

Посилення в багатьох випадках виражають у логарифмічних одиницях - децибелах (дБ). Це пояснюється тим, що в багатьох підсилювачах рівень потужності сигналу в різних точках може мінятися від мікроват до кіловат і коефіцієнт посилення в безрозмірних одиницях висловлювався б досить громіздким числом. Формули перевода мають вигляд:

Для багатокаскадного підсилювача

К (дБ) = К1 (дБ) + К2 (дБ) + К3 (дБ) + • • • + Кп (дБ).

Для підсилювачів середньої і особливо великої потужності важливим показником є коефіцієнт корисної дії, який представляє собою відношення вихідної потужності, що віддається підсилювачем в навантаження Рвих, до загальної потужності, споживаної підсилювачем від усіх джерел живлення Р0, тобто

У свою чергу вихідна потужність при активному навантаженні визначається як

де Umвих - амплітудне значення напруги на опорі навантаження.

Рис.12

Частотна і фазова характеристики. Лінійні спотворення. Частотна характеристика підсилювача показує залежність модуля коефіцієнта посилення К від частоти підсилюючого сигналу.

На рис. 12, а приведена типова частотна характеристика для підсилювача з. RС-зв'язком. Як видно з малюнка, модуль коефіцієнта підсилення на різних частотах має різні значення. Отже, гармонійні складові вхідного сигналу посилюються неоднаково, що призводить до зміни форми складного сигналу на виході підсилювача або амплітуди чисто гармонійного сигналу. Іншими словами, підсилювач вносить в підсилювальний сигнал частотні спотворення. Вони обумовлені наявністю реактивних елементів (ємкостей і індуктивностей), опору яких залежать від частоти, а також частотними властивостями транзистора.

Частотні спотворення характеризуються коефіцієнтом частотних спотворень М, який визначають як відношення модуля коефіцієнта посилення на середніх частотах К0 до модуля коефіцієнта підсилення Кf; на тій частоті, для якої необхідно оцінити спотворення:

В багатокаскадному підсилювачі, що містить п каскадів підсилення

Частотні спотворення, виражені в децибелах,

Частоти fн. гр та fв. гр. на яких частотні спотворення досягають гранично допустимої величини для підсилювача даного призначення, називають граничними. Діапазон частот називається смугою пропускання підсилювача.

Ідеальна частотна характеристика, при якій частотні спотворення відсутні, паралельна осі частот (пунктирна лінія на рис. 2.3, а). Зазвичай розглядають частотні спотворення на граничних частотах діапазону. Величина коефіцієнтів частотних спотворень при цьому