Зворотні зв’язки в електронних схемах. Вплив зворотних зв’язків на схемотехніку і параметри підсилювачів. Використання зворотніх зв’язків для лінеаризації нелінійностей в електроних схемах, страница 5

Фізично таке явище обумовлюється глибоким зворотнім зв’язком, що має місце в схемі. Дійсно, розглянемо роботу схеми на прикладі характеристик, зображених на рис.4.10. Допустимо, що в відповідності до вхідної напруги вхідний струм транзистора і_Б зріс від значення І_БС до величини  і_Б = І_БС +І_Б.М. При відсутності зворотного зв’язку такому струмові бази буде відповідати точка О₁  з координатами І_К1 і U_К1 і вихідна напруга

                                  Рис.4.10                                    u’_ВИХ. Але в відповідності до рівняння (C), за рахунок зростання струму бази зросте струм колектора, і, відповідно, емітера. При цьому буде зростати напруга на емітері u_Е (рис.4.10), що приведе до переміщення робочої точки в положення О₂  Тоді результуюча зміна  струму колектора, а відповідно і емітера, буде визначатися різницею від дії стуму бази і дії зворотного зв’язку. З схеми заміщення (рис.4.9.) витікає, що  якщо  не враховувати струм, пртікаючий через опір колектора r_K, то вказана різниця буде визначатися відношенням:          

                               .

Тому і маємо,  K_U  .

Незважаючи на такий значний вплив на K_U, розглядаєма схема має ще дві позитивні ознаки. Перша з них  визначається низьким вихідним опором, що витікає з схеми заміщення  і оцінюється формулою:

                                .

Друга полягає в тому, що зворотній зв’язок знижує величину коефіцієнта нелінійних спотворень каскада при малих вхідних сигналах. Обумовлено це тим, що, коли при малих колекторних струмах зменшується коефіцієнт підсилення b, то це приводить, по-перше, до зменшення глибини зворотного зв’язку і підвищення коефіцієнта підсилення, а, по-друге, до зменшення величини вхідного опору і зростання струму бази. Ці дії компенсують не лінійності при малих струмах бази, тому такі схеми широко використовуються в двотактних підсилювачах з безтрансформаторним  виходом. Простота заведення зворотного зв’язку з його позитивними властивостями находить використання і в підсилювачах класу А з колекторним виходом. В зв’язку з тим, що вихідна напруга по амплітуді близька до вхідної, а фази їх співпадають, схему часто називають емітерним  повторювачем.

На рис.4.11. приведена принципова схема підсилювача класу А з використанням зворотнього зв’язку, по напрузі, що знімається з резистора R_E. Так як в схемі, що розглядається, виходом є колекторний електрод з напругою U_K, то резистор R_E<<R_K виконує функцію датчика струму емітера, а схема часто називається підсилювальним каскадом з зворот-нім зв’язком  по струму емітера.

Напруга на колекторі знаходиться з

                               Рис.4.11.                      рівняння лінії навантаження

            .

Напруга емітера U_E вибирається виходячи з наступних . З одного боку, чим більше величина опору R_E , тим менш чутиливою буде схема до різних непередбачених змін, тим точніше вона їх буде відпрацьовувати і тим стабільніше буде працювати каскад. Але з іншого боку, чим більша величина

U_E, тим менший діапазон зміни U_K, тим менший коефіцієнт підсилення каскаду. Тому рекомендується величину емітерної напруги в режимі спокою U_EC вибирати з умови: U_EC =(0.1 ¸ 0.3)E_K . Величина R_E при цьому обчислюється за формулою:

                                     .

 Решта елементів, за винятком C_E, вибирається з умов, які описані раніше.

Конденсатор C_E призначений для того, щоб зменшити вплив від’ємного зворотнього зв’язку на коефіцієнт підсилення каскаду. При відсутності конденсатора і підсиленні змінного струму, як відмічалось раніше, в емітерному струмі, як і в колекторному, буде мати місце змінна складова сигналу, що підсилюється. В відповідності до формули ( ) напруга U_БЕ, яка задає положення робочої точки спокою, буде змінюватися протифазно з вхідним базовим струмом і струмом колектора. В результаті розмах колекторного струму, а, відповідно, і коефіцієнт підсилення напруги, буде зниженим.