Материал: Sb000508

рассмотренные ранее вариации коллекторного тока ∆Iк в каскаде можно охарактериэоать на его эквивалентной схеме рис.10 с помощью генератора напряжения ∆Uк, включенного последовательно с резистором Rк. Рассмотрим основные положения теории обратной связи.

Основные положения теории обратной связи.

Одной из отличительных особенностей усилительных трактов среди электронных цепей является тот факт, что они обладают преимущественно однонаправленной передачей сигналов, т.е. такой, при которой коэффициент передачи сигнала со входа на выход существенно преобладает над коэффициентом передачи в обратном направлении – с выхода на вход. Процесс передачи сигналов в усилительных трактах в направлении, обратном основному, т.е. с выхода на вход, называется обратной связью, а цепь, по которой осуществляется эта передача, - цепью обратной связи.

Структуру усилительного тракта, охваченного цепью обратной связи, можно представить в виде рис.15. В состав этой структуры входят: основной усилительный тракт K3.4, основное звено цепи обратной связи K5.6 и два шестиполюсника I и II. В шестиполюснике II происходит ответвление части выходного сигнала в основное звено цепи обратной связи, а. в шестиполюснике I – соединение (смешивание) входного сигнала с сигналом, поступающим с выхода основного звена цепи обратной связи. Считается, что шестиполюсники I, II и четырехполюсник К5.6 являются пассивными цепями, т.е. цепями, организованными на базе R- ,С- и L-элементов. В структуре усилительного тракта с обратной связью образуется замкнутый (кольцевой) путь, называемый петлей обратной связи.

Степень влияния обратной связи на свойства усилительного тракта в первую очередь, зависит от коэффициента передачи T в этой петле, в том числе и от коэффициента передачи самого усилителя. Таким образом, эффективность воздействия обратной связи на характеристики усилительного тракта определяется не только свойствами цепи обратной связи, но и в равной степени

– самого тракта, охватываемого цепью обратной овяэи. Коэффициент передачи в петле обратной связи называют петлевой передачей или возвратным отношением и обозначают символом T.

Степень относительных изменений параметров усилительного тракта, вызываемых введением в него обратной связи, в первую очередь,

26

характеризуют параметром F=1±T, называемым глубиной обратной связи. Знак "+" перед петлевой передачей T соответствует схемам, организованным как схемы с ООС , а знак "-" – как схемы с положительной обратной связью (ПОС). При этом отрицательной обратной связи соответствует F>1, а положительной обратной связи 0<F<1. Признаком ООС является уменьшение передаточных свойств тракта (F>1), а ПОС - увеличение (0<F<1). При F<0 в тракте с обратной связью возникают автоколебания и усилительный тракт становится автогенератором.

Часто построение шестиполюсников I и II таково, что цепи, идущие к их внешним зажимам, образуют внутри этих шеcтиполюсников параллельное (рис.16,а) или последовательное (рис.16,б) соединение. В соответствии с указанными разновидностями соединений различают обратные связи параллельного и последовательного вида. При этом в зависимости от структуры входного шестиполюсника различают обратную связь, последовательную по входу, и обратную связь, параллельную по входу. А в зависимости от структуры шестиполюсника II – обратную связь последовательную по выходу и обратную связь, параллельную по выходу. Последние две разновидности также часто называют обратной связью по току и по напряжению соответственно. Такие названия обусловлены тем, что при обратной связи, последовательной по выходу, сигнальное напряжение на входе основного звена K5.4 обратной связи пропорционально протекающему через нагрузку Zн току, а при параллельной по выходу – напряжению Uвых.

Рис.16

В ряде случаев входящие в схему рис.15 четырёхполюсники K3.4 и K5.6 являются четырёхполюсниками с общей стороной (с попарно объединёнными зажимами 3*-4* и 5*-б*), т.е. выступают в роли трёхполюсников. Объединенные зажимы четырехполюсников обычно подсоединяются к точке нулевого потенциала. Частным случаем схемы рис.15 является схема, в которой в качестве основного звена цепи обратной связи выступает двухполюсник Z5.6, непосредственно подключенный ко входу и выходу усилителя, как показано на рис.17. При этом образуется простейший вариант построения цепи обратной связи, соответствующий построению шестиполюсников I и II по параллельной схеме, т.е. обратной связи, параллельной по входу и выходу. Рассмотрим, какие изменения вызывает введение ООС на параметры исходной схемы.

Исходные параметры соответствуют схеме тракта, в которой действие ОС исключeнo за счет разрыва петли обратной связи, выполненного по определенным правилам. В соответствии с этими правилами указанный разрыв не должен сопровождаться нарушением режимов работы разделяемых в месте разрыва участков тракта. По указанной причине необходимо к разделяемым участкам тракта подключать двухполюсники-эквиваленты Z' и Z" (рис.18, а).

27

Первый из них является эквивалентом выходного сопротивления шестиполюсника II, второй – входного сопротивления четырехполюсника K5.6. Схема, образованная указанным способом, является основной, с помощью которой определяются исходные значения таких параметров, как коэффициент

усиления по напряжению K2.1=Uвых/Uвх, входное Zвх и выходное Zвых сопротивления. Петлевая передача Т должна определяться в соответствии со

схемой рис.18,б, при этом к зажимам 5а-5а* разомкнутой петли обратной связи подключается источник испытательного сигнала Uа. Затем определяется разность потенциалов Uб между зажимами 5б-56*, вызванная этим источником. В результате этого

T=Uб/Ua=K5a.6K6.3K3.4K4.5б. (25)

Следует отметить, что в силу пассивности цепи обратной связи,

28

включающей четырехполюсник K5.6 и шестиполюсники I и II, она не обладает свойствами однонаправленности передачи. В результате этого в схеме рис.15 после введения в нее цепи обратной связи образуется дополнительный путь прохождения сигнала со входа на выход через четырехполюсник K5.6. Интенсивность прохождения сигнала по этому пути характеризуют коэффициентом передачи k1.2=K1.6K6.5K5.2, который называют коэффициентом пассивной передачи, или коэффициентом передачи, определенным в условиях погашенного усиления, т е. при отсутствия прохождения сигналов через основное усилитсльное звено K3.4. Обычно k1.2<<K1.2;. Вследствие этого влиянием дополнительного прохождения сигнала со входа на выход через цепи обратной связи обычно пренебрегают.

При охвате усилительного тракта однопетлевой ООС (замыкании петли)

где K1.2=Uвх/Uвых=K1.3K3.4K4.2 – коэффициент передачи тракта при разомкнутой петле обратной связи.

Соотношение (26) применимо по отношению к любой паре зажимов усилительного тракта, в том числе и по отношению к зажимам, относительно которых рассматривается действие дестабилизирующих факторов. Из этого следует, что в условиях, когда k1.2<<K1.2, введение в усилительный тракт ООС уменьшает результат воздействия дестабилизирующих факторов на ∆I и ∆U в

где T - петлевая передача на постоянном токе; ∆I и ∆U – исходные значения результатов воздействия дестабилизирующих факторов на положение ИРТ; ∆If, ∆Uf – результат этого воздействия в условиях охвата усилительного тракта отрицательной обратной связью о глубиной F=1+T. Соотношения (27) относятся как к тракту в целом, так и к любой его части. Так, например, в трехкаскадном усилителе неопределенность ∆Iк3Σ положения ИРТ по току в третьем его каскаде, вычисленная в соответствии с (23) при охвате тракта петлей ООС, уменьшится до значения

Рекомендуемый порядок выполнения этапа VI

1.Осуществить изменение конфигурации схемы, обеспечивающее создание в ней петли ООС, охватывающей усилительный тракт в целом. На рис.19...21 приведены результаты таких изменений, осуществленные в отношении схем рис.5...7.

2.Осуществить коррекцию сопротивлений, обусловленную изменением (увеличением) протекающих в них токов при переходе от схем рис.5...7 к схемам рис.19...21. Такой коррекции (уменьшению) подлежат в схеме рис.19

сопротивления резисторов R'3 и R1, а в схеме рис. 21 – R'3 и R2. В схеме же рис.20 необходимо ввести дополнительный делитель R1R2, обеспечивающий

выполнение условий Uб02=Uб01=0 и Iдел>>Iб0, где Uб02, Uб01 – потенциалы баз транвисторов VT1 и VT2.

3. Вычислить значения петлевой передачи T в соответствии с рассмотренными выше правилами и соотношением (25). При вычислениях воспользуйтесь данными табл.3 о передаточных свойствах каскадов, входящих в петлю ООС.

29

Так, например, в схеме рис.19 значение T определяется не только коэффициентом передачи базового делителя R1R2, но и общими передаточными свойствами каскадов на транзисторах VT1 (каскад ОЭf), VT2 (каскад ОК) и VT3 (каскад ОЭf). В первом каскаде в качестве нагрузки выступает параллельное соединение сопротивления Rк1 со входным сопротивлением каскада OKf, во втором – Rэ2 со входным сопротивлением каскада ОК, в третьем – резистор Rэ3 с сопротивлением Z". Вычисление перечисленных коэффициентов передачи рекомендуется осуществить с помощью данных табл.3.

30