Главная страница  Транзисторные схемы 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 [ 118 ] 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223

ный усилитель. Разница заключается лишь в том, что и емкость, и сопротивление нагрузки могут иметь произвольное значение. Можно показать, что емкость нагрузки С существенна лишь тогда, когда ее значение сравнимо со значением Ско, т. е. составляет десятки пикофарад и более. При меньших значениях С можно считать нагрузку активной, как мы и делали до сих пор.

Глава восьмая

ОБРАТНАЯ СВЯЗЬ В УСИЛИТЕЛЯХ 8-1. ВВЕДЕНИЕ

Общая теория обратной связи 1И8] охватывает все типы усилителей. В частности, используя матричный метод и рассматривая транзисторный усилитель как черный ящик , характеризуемый той или иной системой параметров четырехполюсника, можно учесть наличие любого вида обратной связи [71, 119, 120]. Ценность матричного метода состоит в том, что он не связан никакими ограничениями (например, однонаправленностью сигнала), а его применение требует лишь стандартных математических операций. С другой стороны, матричному методу свойственны и серьезные недостатки: громоздкость вычисления определителей и миноров матриц в сложных схемах, а главное формальность, которая не позволяет отразить специфику транзисторов и тем самым затрудняет, например, анализ влияния различных факторов (режим, температура, частота) на свойства транзисторных усилителей. Поэтому, не исключая применения матричного метода в целом, представляется целесообразным по возможности использовать при анализе обратных связей те эквивалентные схемы и параметры, которые были приняты в предыдущих главах. Прежде чем провести такой конкретный анализ, остановимся на некоторых общих вопросах обратной связи в одно направленных системах .

8-2. ОБЩИЕ ВОПРОСЫ ОДНОНАПРАВЛЕННОЙ ОБРАТНОЙ СВЯЗИ

Основные соотношения. На рис. 8-1 в самом общем виде показана структура усилителя с обратной связью. Здесь имеются: цепь прямой передачи, характеризуемая коэффициентом прямой передачи А (генератор величины /Пг); цепь обратной передачи, характеризуемая коэффициентом обратной связи и (генератор величины т; источник сигнала Г (генератор величины т) и нагрузка Н, характеризуемая величиной т , причем = тых == 1Щ- Последнее равенство объясняется тем, что цепь обратной передачи реагирует непосредственно на величину /п, как правило, совпадаю-

* Используемые ниже термины, определения и классификация впервые обоснованы в работе [62].



шую с выходной величиной. Величины m могут быть либо напряжениями, либо токами, в зависимости от типа обратной связи (см. §8-3).

Ответвления величин т в генераторах Г, Л и и соответствуют потерям на внутренних сопротивлениях генераторов. Для идеальных генераторов (без потерь) т = /Пех; Щ= Rr = /Ивых и / 4 = /По

На рис. 8-1 взаимные направления входной величины и величины обратной связи то.с соответствуют отрицательной обратной связи, которая будет подразумеваться и в дальнейшем.

Коэффициент прямой передачи А = т/т

может быть размерным или безразмерным в зависимости от величин / 2 и ти коэффициент обратной связи и = mjms имеет размерность, обратную размерности параметра Л, или безразмерен .

Однонаправленность четырехполюсников Лии отражена на рис. 8-1 тем, что зависимые генераторы действуют только на их выходах .

Пусть сначала генераторы Г, Л и и идеальны (см. выше). Тогда из рис. 8-1 следует:

(/Иг -/По.с) Л =/77н.


Рис. 8-1. Общая блок-схема усилителя с однонаправленной обратной связью.

Подставляя сюда /no.c =

и/Пн, находим: А

(8-1)

где Ло с - коэффициент передачи усилителя при наличии обратной связи. Дифференцируя функцию Ло.с по Л, нетрудно получить фундаментальное соотношение .

dA/A 1-ЬкЛ

(8-2)

Основным свойством отрицательной обратной связи согласно (8-2) является стабилизация коэффициента А в широком.

* Это следует из одинаковых размерностей величин я гщ, с одной стороны, и 1 и т4 - с другой (последние должны иметь одинаковую размерность, поскольку они складываются-друг с другом).

* В реальных случаях зависимые генераторы могут действовать как в выходной, так и во входной цепи активного четырехполюсника (см., например, рис. 4-27). В таких системах кеазиоднонаправленность означает, что величина, обусловленная обратной реакцией, мала по сравнению с входной величиной либо из-за. малости коэффициента обратной передачи (Л12 иа рис. 4-27), либо из-за малости выходной величины (t/g на рис. 4-27).



смысле слова: по отношению к изменениям режима активны; элементов, амплитуды сигнала, частоты и т. п. Отчего бы ни изменялся коэффициент Л, коэффициент Ло.с меняется в (1 + иЛ) раз слабее.

Если глубина обратной связи 1 + иЛ достаточно велика (т. е. иЛ 1), то коэффициент Лд,. почти не зависит от коэффициента Л:

Ло..-. (8-3)

В зтом случае стабильность величины определяется только стабильностью коэффициента обратной связи и может быть очень высокой, когда цепь обратной передачи состоит из качественных пассивных компонентов. Если и является комплексной или операторной величиной, то коэффициенты Лс ( ) и Ло.с (s) согласно (8-3) будут обратными функциями по отношению к и (ю) и и (s). Это часто используется для разного рода коррекций, а также для получения специальных частотных и переходных характеристик.

Отмеченные важные свойства отрицательной обратной связи покупаются ценой уменьшения коэффициента прямой передачи. Это ясно и из общего выражения (8-1), и из частного выражения (8-3), которое основано на неравенстве иЛ 1 и из которого следует: 1/и ~ Ло.с

Поскольку величины Л и и в общем случае комплексные (или операторные), то с ростом частоты сигнала (или скорости его изменения) неравенство хА > 1 рано или поздно нарушается и коэффициент Agj. начинает зависеть от Л. При достаточно высокой частоте (или в области очень малых времен) всегда получается обратное теравенство иЛ 1 и тогда Ло.с Л, т. е. стабилизирующее действие отрицательной обратной связи исчезает (в частности, сливаются частотные и переходные характеристики коэффициентов Ло.с и Л).

Вреальных генераторах (с конечными внутренними сопротивлениями) влияние входных сопротивлений четырехполюсников Л и и, а также сопротивления нагрузки можно учесть, не конкрс тизируя схемы на рис. 8-1. А именно положим, что в реальном случае на вход четырехполюсника Л попадает доля величины т и доля 1 величины т, а в нагрузку (и тем самым на вход четырехполюсника и) - доля 1вых величины Шз [коэффициенты входа и выхода и вых уже использовались в формулах (7-4) и (7-7)1. Поскольку входная цепь - общая для генераторов Г и и и поскольку величины тя т передаются на один и тот же участок этой цепи, имеет место равенство 1 = 1вх-

В результате можно записать соотношения:

i = / rLx-m4Lx; mi = хтз = яшгвых = Kmigex;

= /Пых = гЕвых = -Л / llEbixi



1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 [ 118 ] 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223

© 2000 - 2021 ULTRASONEX-AMFODENT.RU.
Копирование материалов разрешено исключительно при условии цититирования.