Усилители с трансформаторной связью

Усилители с резистивно-емкостной связью

Схема двухкаскадного усилителя с резистивно-емкостной связью.

i_к1

Рис.16

Ср1, Ср2, Ср3 – разделительные конденсаторы.

Например:

1) Cр2 разделяет каскады по постоянным составляющим тока, поэтому режим работы второго каскада не зависит от элементов первого каскада, это позволяет: рассчитывать, проверять, настраивать режим работы каждого каскада в отдельности.

2) Ср2 пропускает переменную составляющую тока коллектора первого каскада (i_к1) в R2, где создается падение напряжения являющееся входным для второго каскада.

3) При этом Ср2 вносит частотные искажения. Ср2 заваливает низкие частоты.

f ↓→ X_Ср2 ↑→ U_Ср2 ↑→ U_вых ↓→ Ku ↓

Покажем это на АЧХ:

Рис.17

ОБ показывает, что чем меньше частота (f), тем меньше коэффициент усиления (Ku) –это завал низких частот.

Завал низких частот также обуславливает Cэ.

При f↓→X_Сэ↑, следовательно может сравняться с R_э, поэтому влияние R_э возрастает, Ku↓.

ГН – завал высоких частот. Обусловлен влиянием емкости коллекторного перехода транзистора Cк.

Рис.18

Ск включен параллельно нагрузке и шунтирует ее по высокой частоте, т.е.

f ↑→X_Ск ↓→ I_с↑→ I_н↓ Ku↓

Резистивно-емкостная связь (R-C) применяется тогда, когда не надо усиливать постоянный ток и очень низкие частоты.

Расчет Ср:

Ср = (3÷5) / (2π f_н (R_вх2 + R_вых1)),

где f_н =100Гц;

R_вх2, R_вых1, ОМ;

Ср, Ф

Особенности трансформаторной связи:

1) Трансформатор не преобразует постоянный ток, поэтому разделяет каскады по постоянному току (см. R-С связь).

2) Трансформатор заваливает низкие частоты.

3) Трансформатор за счет резонансных свойств вносит дополнительные частотные искажения на резонансной частоте(f_рез).

4) Трансформатор, преобразуя напряжение и ток, например, в 10 раз, преобразует сопротивление в 100 раз. Это позволяет согласовать любое сопротивление R_вх2 с R_вых1

5) Трансформатор имеет большую массу, габариты, большую стоимость.

6) Трансформатор позволяет снизить напряжение питания в два раза, т.к. потери напряжения от постоянного тока в W1 малы.

АЧХ усилителя с трансформаторной связью

Рис.19

Схема двухкаскадного усилителя с трансформаторной связью.

Рис.20

Сб – блокировочный конденсатор. Обеспечивает прохождение переменной составляющей тока минуя R2, поэтому Ku↑.

Расчет трансформатора:

n=W2/W1 – коэффициент трансформации

R’_н = R_н/n² – сопротивление преобразованное трансформатором.

R_н = R_вх второго каскада.

Выбирая коэффициент трансформации (n) можно получить необходимые R’_н при заданном R_н. Поэтому такие трансформаторы называют согласующими.

Усилители с непосредственной связью по постоянному току (УПТ)

АЧХ УПТ

Рис.21

УПТ усиливает постоянный ток, очень низкие частоты, средние частоты одинаково -- в этом их универсальность. Значит в УПТ отсутствуют L, C.

Благодаря универсальности УПТ усиливает все виды помех и искажений, в результате при Uвх = 0 → Uвых ≠ 0 и изменяется случайным образом - это называется «Дрейф 0».

«Дрейф 0» - основной недостаток УПТ.

Чтобы уменьшить «Дрейф 0»:

a) Стабилизируют ИП;

b) Применяют отрицательную обратную связь (ООС);

c) Применяют специальные схемы – балансные УПТ. (см. тему «УПТ»)

Тема 5.4 Обратная связь в усилителях

1. Обратная связь. Виды и параметры.

2. Влияние обратной связи на параметры усилителя.

1. Обратная связь (ОС) – это дополнительная цепь, через которую часть энергии с выхода усилителя поступает на его вход.

Виды ОС:

1. По элементам образующим ОС:

1.1 Внешняя ОС – создается дополнительными элементами;

1.2 Внутренняя ОС – образуется в элементах (основных)

Например С_к (емкость коллекторного перехода соединяет коллектор с базой)

2. По виду элементов ОС:

2.1 Пассивная ОС – образуется R, L, C

2.2 Активная ОС – создается или транзисторами или операционными усилителями.

3. По способу получения напряжения ОС - U_ос:

3.1 ОС по напряжению: признак U_ос ~ U_вых

β

Рис.22

3.2 ОС по току: признак U_ос ~ I_н

β

Рис.23

Правило: если мысленно отключить нагрузку и U_ос = 0, то это ОС по току.

4. По способу подачи U_ос на вход:

4.1 Параллельная обратная связь (см.пример 3.1)

4.2 Последовательная ОС (см.пример 3.2)

5. По соотношению фаз U_ос и U_вх:

5.1 Положительная ОС – признак: U_ос совпадает по фазе с U_вх и увеличивает его, следовательно, Ku↑.

5.2 Отрицательная ОС – признак U_ос противоположно по фазе U_вх и уменьшает его, следовательно, Ku↓

Основной параметр цепи ОС

Коэффициент передачи напряжения ОС. [β]

β = U_ос / U_вых (1)

β показывает какую часть U_ос составляет от U_вых

2. Влияние ОС на параметры усилителя.

Получим формулу Ku с учетом ОС:

K_{U OC} = U_вых / (U_вх ± U_ос) (2)

Из (1) и (2) следует что K_{U OC} =(U_вых / (U_вх ± β·U_вых)) умножим на (1/U_вх)

K_{U OC} =K_U/(1± β·K_U) (3)

Для ПОС (положительная обратная связь) в формуле (3) оставляем «–», т.к. ПОС увеличивает Кu.

K_{U ПOC} = K_U/(1–β·K_U), следовательно если β·K_U→к 1, то K_{U ПOC}→ ∞, это значит что любое случайное колебание на входе заметно усиливается и через ПОС поступает снова на вход, что многократно повторяется - это самовозбуждение усилителя, поэтому ПОС в усилителях не применяется.

ПОС применяется в автогенераторах.

Дата добавления: 2014-01-05