Вспомогательные цепи Методы задания режима работы. Принципиальные схемы каскадов. Схемы задания режима работы, страница 5

Регулирование коэффициента усиления может быть осуществлено шунтированием входных или выходных цепей усилительного каскада, изменением режима работы активного элемента (транзистора), а также регулированием глубины обратной связи. Поскольку уровень нелинейных искажений усиливаемого сигнала снижается при уменьшении его амплитуды, предпочтительно регулировать усиление во входных каскадах усилителя.  На рис.6.4 приведены схемы потенциометрического метода регулирования и регулирования глубиной обратной связи (ручная и автоматическая). Регулирование усиления шунтированием входных цепей обычно производится введением во входную цепь дополнительного переменного резистора (потенциометра). Диапазон регулирования D_р, обеспечиваемый данной схемой, определяется величиной сопротивления источника сигнала R_г и диапазоном изменения d = R_pmax / R_pmin сопротивления регулятора усиления R_р. 

                                                 D_р +=1 ^{d −}_R¹ .                                            (6.29)

1+ р

R

г

Ограничением применения потенциометрического регулятора (Рис.6.4,а) является превышение входного сопротивления последующего каскада над сопротивлением регулятора R_р.

                    а)                                б)                                в)

Рис.6.4. Схемы регулировок усиления:

а) потенциометрический; б) ручная обратной связью;

 в) автоматическая обратной связью

Рекомендуемое сопротивление регулятора может быть определено, как  среднее геометрическое между входным сопротивлением и сопротивлением источника сигнала 

                                                                          Rp ⋅=Rвх Rг .                                            (6.30)

При значительном диапазоне входного сигнала могут применяться ступенчатые регуляторы, являющиеся разновидностью потенциометрического, которые позволяют регулировать усиление дискретно, а число ступеней регулирования зависит от требуемого диапазона регулирования.

Регулирование усиления за счет изменения режима работы активного элемента обеспечивается зависимостью крутизны транзистора от протекающего через него тока, величина которого в свою очередь определяется приложенным к управляющему переходу смещению. Так, у полевого транзистора, работающего на линейном участке выходных характеристик, зависимость крутизны от  напряжения смещения определяется выражением

                                                                               (2I    ⋅ U        −U    )

S = ^{сн отс зи} ,    (6.31) U       2 отс

а у биполярного – соотношением 2.14. Поскольку коэффициент усиления каскада равен K_o = SR_кн, то диапазон регулирования определяется степенью изменения крутизны транзистора и может достигать 20 дБ.

Наиболее эффективным способом регулирования усиления является применение обратной связи (Рис.6.4,б), при котором диапазон регулирования зависит от коэффициента передачи β цепи этой связи и равен

                                                                      K             1+ b       ⋅ К

                     Dр ==Komax   1⋅+bmax Kо .                       (6.32) omin    min      o

Подобный метод регулирования в основном находит применение  при автоматическом регулировании усиления (Рис.6.4,в), когда роль переменного сопротивления играет внутреннее сопротивление полевого транзистора, рабочий режим которого выбирается на линейном участке выходной характеристики. Величина сопротивления транзистора на этом участке характеристики определяется соотношением

Ri = (2I ⋅ ^UU^2отс−U ) .     (6.33) сн зи отс

Как следует из приведенной формулы внутреннее сопротивление транзистора и соответственно глубина обратной связи, определяющей нужное усиление, зависит от поданного на затвор управляющего сигнала U_упр.

Рис.6.5. Схемы регулирования усиления операционных усилителей

          Аналогичные схемы регулирования усиления за счет применения отрицательной обратной связи в каскадах, выполненных на операционных усилителях, приведены на рис.6.5.