Усилители. Транзистор, как линейный усилитель. Реальные схемы каскадов усиления. Обратные связи в усилителях, страница 7

Зависимость сдвига фаз от частоты определяется по фазо – частотной характеристике, рис. 6.22. Она представляет фазовую характеристику широкополосного полосового фильтра, но смещена на , за счёт сдвига фазы в усилителе. Изменения фазы за пределами полосы пропускания зависят от числа интегрирующих и дифференцирующих цепочек. Каждая цепочка даёт в пределе .

Для импульсных усилителей часто приводится ещё переходная характеристика, реакция усилителя на скачок напряжения, рис 6.23. По ней оценивается время нарастания напряжения на выходе между уровнями 0,1 и 0,9 от установившегося значения. Время нарастания зависит от верхней граничной частоты и числа интегрирующих цепочек. На рисунке приведены две зависимости, для одной и двух цепочек с одинаковыми постоянными времени .

6.3.9. Узкополосные усилители.

Мы подробно рассмотрели работу широкополосных усилителей, нагрузкой в которых являлся широкополосный полосовой  фильтр (комбинация дифференцирующих и интегрирующих цепочек). Нагрузкой в узкополосных усилителях служит узкополосный фильтр, простой колебательный контур или система связанных контуров. Примеры схем УУ приведены на рис. 6.24. Основные их параметры: максимальный коэффициент усиления , частота , на которой этот максимум реализуется и полоса пропускания . Для УУ .

Коэффициент усиления усилителей определяется универсальной формулой . Здесь мы считаем, что сопротивление  учитывает все необходимые элементы коллекторной цепи транзистора. Если нагрузка содержит реактивные элементы, комплексна, то пишут . Таким образом, частотная характеристика усилителя определяется соответствующим фильтром, который является нагрузкой каскада. Например, для простого колебательного контура (схема а): , если ;  ;  ;  .     Тогда . Эта зависимость изображена на рис. 6.25. Полоса пропускания .

Для транзисторных схем большую добротность контура () получить трудно, поскольку недостаточно большое выходное сопротивление транзистора шунтирует контур. Ситуация изображена на рис. 6.26. Пусть, например, характеристическое сопротивление контура  ком,  ом,  ком. Собственная добротность контура . Эквивалентное сопротивление потерь с учётом  будет  ом, и реальная добротность  окажется всего 50. Есть несколько способов увеличить добротность.

1. Уменьшать характеристическое сопротивление контура.

2. Реализовать режим работы транзистора с бóльшим .

3. Очень распространённый вариант. Сделать частичное включение контура, как на рис. 6.24б. Сопротивление на резонансной частоте уменьшается, и шунтирующее действие транзистора сказывается меньше. Добротность уменьшается незначительно.

Для улучшения избирательности используются более сложные фильтры, например, связанные контура, рис. 6.24в.

6.4. Обратные связи в усилителях.

В любом усилителе есть обратная связь (ОС), поскольку входная и выходная цепи оказываются связаны. Сигнал из выходной цепи попадает во входную (за счёт  в транзисторах, за счёт  в лампах). Обратные связи могут быть:

1. Внутренние или внешние, внутри прибора реализуется связь или вне его.

2. Положительные или отрицательные, в зависимости от того, увеличивается или уменьшается  за счёт обратной связи.

3. По напряжению или по току. Сигнал обратной связи может быть пропорционален выходному напряжению или току.

4. По постоянной составляющей (напряжения или тока) или переменной.

В зависимости от способа подключения четырёхполюсника обратной связи к усилителю связи называют: Последовательно – последовательная или последовательная по току, рис. 6.27а. Если выход разомкнуть, то  и связи нет. Последовательно – параллельная или последовательная по напряжению, рис. 6.28. Если выход закоротить, то  и связи нет. Две остальные возможности уже очевидны; параллельно – последовательная и параллельно – параллельная, рис. 6.27б. Могут быть и разные связи одновременно (комбинированная связь).