Существует другой, более
наглядный и простой критерий Найквиста. Анализируется произведение . Оно называется коэффициентом передачи
разомкнутой цепи ОС. Если система неустойчива, то в правой полуплоскости
должны быть полюса
,
в которых
. Выделим на плоскости
замкнутый контур
,
изображённый на рис. 6.34а. Он идёт по мнимой оси и замыкается полуокружностью
бесконечного радиуса. Любой точке этого контура соответствует определённое
значение
. На комплексной плоскости
мы тоже получим замкнутый контур
. При этом внутренняя область на плоскости
(фактически вся правая полуплоскость)
преобразуется во внутреннюю область на плоскости
. На
этой плоскости существует одна особая точка
, в
которой
имеет особенность. Поэтому критерий
Найквиста формулируется очень просто. Если контур
охватывает
эту особую точку, то система неустойчива. При этом в правой полуплоскости
обязательно окажутся полюса
. Если же контур
не
охватывает эту точку, то система устойчива.
Нужно учесть ещё
следующее. Для реальных цепей при
. Следовательно и
для
всех точек контура
, лежащих на полуокружности.
Реально достаточно проанализировать
при изменении частоты
от 0 до
, только
на верхней половине прямолинейного участка контура
. Для
нижней половины величины
будут сопряжёнными,
симметричными относительно вещественной оси плоскости
.
Типичные диаграммы Найквиста для устойчивой и неустойчивой систем приведены на
рис. 6.34б. Если, к тому же,
при
, то годограф вектора
уже окажется замкнутым при изменении
частоты от 0 до
.
Таким образом, для
решения вопроса об устойчивости системы надо анализировать коэффициент передачи
разомкнутой цепи ОС , причём нет необходимости
анализировать все значения
. Достаточно ограничиться
только окрестностью особой точки
.
6.6. Стабилизация режима работы транзисторного каскада.
Начнём с простейшей схемы
усилительного каскада, изображённой на рис. 6.7. Рассмотрим простой пример,
чтобы понять главное. Пусть реализован такой режим работы транзистора с :
в,
ма,
ма,
в;
в,
ком,
ком.
Усилитель нормально работает. Что произойдёт, если в эту схему поставить
транзистор с
? Ток базы не изменится, поскольку он
определяется большим сопротивлением
, на котором падает
практически всё напряжение источника питания (9,3 в). Ток коллектора
станет теперь 10 ма, а
уменьшится до долей вольта. Транзистор
войдёт в насыщенное состояние. Усилитель перестал работать.
Главная особенность (и
недостаток) этой простейшей схемы состоит в том, что мы стабилизируем
постоянную составляющую тока базы, за счёт большого сопротивления . Схема становится критичной к параметру
транзистора. Поэтому эта простейшая схема
находит очень ограниченное применение. При массовом производстве аппаратуры
очень важно отработать схему так, чтобы она работала без тщательной настройки,
не была критична к параметрам транзистора.
Обратимся теперь к
другой, наиболее распространённой схеме, рис. 6.8, которая гораздо лучше обеспечивает
стабилизацию режима работы каскада. Особенность этой схемы такова. В цепи базы
ставится делитель из двух сопротивлений. Величина их выбирается так, чтобы ток
делителя был много больше тока базы. Тогда делитель задаёт напряжение на базе
транзистора. В цепь эмиттера ставится сопротивление такой
величины, чтобы на нём падало напряжение один–два вольта (за счёт постоянной
составляющей тока транзистора). Реализуем в этой схеме тот же режим работы
транзистора с
:
в,
ма,
ма,
в,
в. При
этом:
в,
ком,
ком,
ком,
ком. Ток делителя примерно 1 ма. Усилитель
нормально работает.
Ставим теперь в эту схему
транзистор с . Предположим, что ток коллектора возрос и
стал 6 ма. Есть такой приём рассуждений. Мы предполагаем определённые изменения
и анализируем ситуацию. Если мы приходим к противоречию, то предположение
ошибочно. Оцениваем ситуацию. Падение напряжения на сопротивлении
стало 2,4 в, ток базы уменьшился до 0,06
ма, напряжение на базе немного возросло,
в.
Тогда напряжение
получается всего 0,4 в, и
транзистор должен быть заперт, а он работает. Противоречие. Такого изменения
тока быть не может. Фактически, ток возрастает всего на 0,25 ма. При этом:
в,
в,
в,
в. Всё
сходится. Усилитель нормально работает. Немного изменится коэффициент усиления
каскада, но это часто не так важно, поскольку обычно в усилителях делают
усиление с большим запасом, а потом уменьшают его, вводя ООС. Вторая схема оказалась
мало критична к параметру
транзистора.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.