Н.М.Изюмов, Д.П.Линде
"ОСНОВЫ РАДИОТЕХНИКИ"
М.,Л.; "ЭНЕРГИЯ", 1965г.

ГЛАВА ДЕВЯТАЯ

УСИЛИТЕЛИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИЙ

9-7. 

ПРЕДМОЩНЫЕ КАСКАДЫ. ОБРАТНАЯ СВЯЗЬ В УСИЛИТЕЛЯХ

Для перехода от однотактного "предоконечного" (предмощного) каскада к двухтактному оконечному применяется трансформатор (см. рис. 9-18), имеющий выход от середины вторичной обмотки. Но возможно применять трансформаторную схему и для "раскачки" однотактного выходного каскада, особенно в усилителе на транзисторах, имеющем оконечный каскад с малым входным сопротивлением (например, каскад по схеме с общей базой). Схема предмощного каскада на трансформаторе принципиально ничем не отличается от схем оконечных каскадов, показанных на рис. 9-15,а и 9-17,а. Нагрузочное сопротивление R вторичной обмотки - это входное сопротивление последующего каскада. Выбор режима и расчет элементов выполняются на тех же основаниях, что и для однотактного выходного каскада.

Имеется лишь одна особенность лампового трансформаторного каскада, проявляющаяся при работе последующего каскада без токов сетки. В эквивалентной схеме на рис. 9-15,б, пренебрегая проводимостью индуктивной ветви, мы считали сопротивление Rн единственной нагрузкой лампы во всем диапазоне звуковых частот. Но в предоконечном ламповом каскаде к зажимам вторичной обмотки присоединена входная емкость следующего каскада, дополняемая межвитковой емкостью обмотки. Эта емкость C может исчисляться десятками или сотней пикофарад и даже больше. При пересчете этой емкости в первичную цепь ее значение должно

быть изменено в n2 раз

. Если проводимость окажется значительно больше

проводимости сопротивления Rн, то активной ветвью можно пренебречь по сравнению с емкостной.

Кроме того, следует учесть, что часть магнитного потока трансформатора не принимает участия в передаче энергии из первичной цепи во вторичную: силовые линии первичного потока "рассеиваются", не пронизывая витки вторичной обмотки. Эта рассеиваемая часть переменного магнитного потока образует индуктивность рассеяния LS , которая входит в эквивалентную схему последовательно и приобретает заметное сопротивление в области высших звуковых частот.

Таким образом, для лампового предоконечного каскада на трансформаторе эквивалентная схема в области высших частот получает вид, представленный на рис. 9-21,а. Замечательно следующее: индуктивность рассеяния LS и емкость нагрузки Cн могут на одной из высших частот создать резонанс напряжений, при котором, как мы знаем, повышается напряжение на каждом из этих элементов в отдельности. Ввиду того, что выходное напряжение снимается с зажимов емкости, амплитудно-частотная характеристика трансформаторного каскада может в этих условиях получить резонансный пик усиления в области высших частот (рис. 9-21,б). Этим свойством трансформаторного каскада можно воспользоваться для того случая, если в других каскадах усиление на высших частотах падает. Еще раз скажем, что при наличии на зажимах трансформатора достаточно сильного активного шунта (т.е. небольшого сопротивления R) влияние емкости не сказывается; в частности, "резонанс рассеяния" не обнаруживается в транзисторных усилителях.

Рис. 9-21. Свойства лампового трансформаторного каскада:
а - эквивалентная схема в области высших частот;
б - частотная характеристика.

Остановимся кратко на понятии об обратной связи в усилителях низкой частоты. Мы уже упоминали о том, что обратной связью называется такая цепь связи, по которой усиленные колебания могут воздействовать на цепи усиливаемых колебаний. Цепью обратной связи, как мы знаем, может быть емкость анод-сетка (управляющая) лампы или общий участок кристалла для цепей транзистора. В области звуковых частот связь через междуэлектродную емкость (особенно для ламп с экранирующей сеткой) обычно не влияет на свойства усилителя. Влияние внутренней обратной связи в транзисторе учитывается в самой форме его статических характеристик. Более серьезную задачу может представить ослабление паразитных связей (в том числе междуэлектродной) в усилителях высокой частоты.

Но в низкочастотных усилителях часто применяется обратная связь, вводимая умышленно для улучшения тех или иных свойств усилителя. При этом выходные колебания действуют на входные цепи в противофазе по отношению к колебаниям на входе, вследствие чего искусственно вводимая обратная связь называется противосвязью или отрицательной обратной связью. На рис. 9-22,а обратная связь представлена в общем виде. Цепь обратной связи вместе с цепью усилителя, к которой она подключена, образует замкнутый контур, называемый петлей обратной связи. В общем случае петля обратной связи может охватывать один или несколько каскадов.

Рис. 9-22. Отрицательная обратная связь: а - петля обратной связи;
б -выходной каскад на триоде с отрицательной обратной связью;
в -выходной каскад на транзисторе с отрицательной обратной связью;
е - каскад по схеме с общим анодом.

Оценим влияние обратной связи на коэффициент усиления по напряжению. Пусть без обратной связи усилитель способен дать усиление по напряжению K = Um2 / Um1. Часть выходного напряжения подается обратно на вход, и эта часть составляет Um обр=·Um2, где
- безразмерный коэффициент обратной связи, показывающий, какую долю выходного напряжения пропускает цепь обратной связи па вход. Для отрицательной обратной связи берут практически 0,05-0,2.

При отсутствии обратной связи входное напряжение Um1 = Umc, где Umc - напряжение, создаваемое только сигналом. При наличии же отрицательной обратной связи

 

Собирая члены, содержащие Um1, и вынося Um1 за скобку, найдем, что Umc = Um1(1+·K).
Следовательно, усиление при наличии отрицательной обратной связи, т.е. отношение выходного напряжения только к напряжению сигнала на входе,

(9-20)

Пусть, например, без обратной связи усиление было бы K = 20, а коэффициент отрицательной обратной связи = 0,1. Тогда при наличии обратной связи усиление

 

Следовательно, отрицательная обратная связь снижает коэффициент усиления каскада (или нескольких каскадов) в (1+·K) раз. Но в такое же число раз уменьшаются и искажения (в частности, амплитуды появляющихся в каскаде высших гармоник). Для того чтобы выходная мощность не уменьшилась с уменьшением Kобр, необходимо увеличить соответственно амплитуду напряжения сигнала Umc. Это выполнить несложно, учитывая, во-первых, меньшие нелинейные искажения в предыдущих каскадах и, во-вторых, увеличение входного сопротивления данного каскада за счет отрицательной обратной связи. Действительно, амплитуды напряжений и токов в предыдущих каскадах меньше, чем в данном, а потому меньше опасность выхода рабочей точки на криволинейный участок характеристики. Необходимость же увеличить входное напряжение для сохранения прежней мощности в нашем каскаде свидетельствует об увеличении входного сопротивления нашего каскада.

В качестве простейших примеров оконечных каскадов с отрицательной обратной связью можно привести схемы на триоде и на транзисторе (рис. 9-22, б и в). В них напряжение обратной связи создается третьей обмоткой выходного трансформатора.

Несколько особое место занимают схемы, в которых коэффициент обратной связи = 1. Это известная нам схема с общим коллектором (см. рис. 9-12) и аналогичная ей ламповая схема с общим анодом (рис. 9-22, г). В этих схемах нагрузочное сопротивление Rн находится и цепи катода ламповой схемы или в цепи эмиттера транзисторной схемы. Напряжение, создаваемое переменным катодным (эмиттерным) током на этом сопротивлении, является выходным напряжением. Но это же сопротивление участвует полностью и во входной цепи. Значит, выходное напряжение полностью действует на входе последовательно с напряжением сигнала, т.е.

 

Усиление получается

 

т.е. каскад не усиливает напряжения. Но замечательно то, что входное сопротивление этой схемы весьма велико, а выходное мало, вследствие чего она применяется в роли согласующего каскада. Замечательно также то, что в отличие от других схем в ней напряжение выходное совпадает по фазе с входным, что легко сообразить, рассмотрев результат повышения входного напряжения. Благодаря последнему свойству транзисторная схема такого вида называется эмиттерным повторителем, и ламповая схема - катодным повторителем.

В этой главе:
9-1. НАЗНАЧЕНИЕ И КЛАССИФИКАЦИЯ УСИЛИТЕЛЕЙ
9-2. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ УСИЛИТЕЛЯХ НИЗКОЙ ЧАСТОТЫ
9-3. ЛАМПОВЫЕ УСИЛИТЕЛИ НИЗКОЙ ЧАСТОТЫ НА СОПРОТИВЛЕНИЯХ
9-4. ТРАНЗИСТОРНЫЕ УСИЛИТЕЛИ НИЗКОЙ ЧАСТОТЫ НА СОПРОТИВЛЕНИЯХ
9-5. СТАБИЛИЗАЦИЯ ПИТАНИЯ ТРАНЗИСТОРНЫХ УСИЛИТЕЛЕЙ
9-6. ВЫХОДНЫЕ КАСКАДЫ УСИЛИТЕЛЕЙ НИЗКОЙ ЧАСТОТЫ
9-7. ПРЕДМОЩНЫЕ КАСКАДЫ. ОБРАТНАЯ СВЯЗЬ В УСИЛИТЕЛЯХ
9-8. УСИЛИТЕЛИ ВЫСОКОЙ ЧАСТОТЫ
9-9. УСИЛИТЕЛИ ПРОМЕЖУТОЧНОЙ ЧАСТОТЫ
9-10. СОБСТВЕННЫЕ ШУМЫ УСИЛИТЕЛЕЙ
9-11. ЗАДАЧИ МИНИАТЮРИЗАЦИИ
СОЛНЕЧНАЯ ЗАРЯДКА со встроенным аккумулятором!

Вы только на емкость встроенного аккумулятора взгляните - более чем 7 А·ч...

Удобная почтовая доставка не только по России...

 
Более 3000 типов оригинальных аккумуляторов...

...для смартфонов и мобильных телефонов LG, Samsung, Motorola, Nokia, Sony Ericsson и др.

Доставка почтой, курьером...

webmaster@radio-1895.ru