Главная | Обратная связь

Работа усилителя характеризуется следующими параметрами.

Коэффициент усиления по напряжению (току) или мощности представляет собой отношение действующего значения напряжения (тока) или мощности на выходе усилителя к действующему значению напряжения (тока) или мощности на его входе:

( 1 )

Для повышения коэффициента усиления применяют многокаскадные схемы усиления с резистивно-емкостной (RC), гальванической и трансформаторной связью между каскадами. В усилителях низкой частоты (f = 20 … 20000 Гц) широко используется RC связь между каскадами (рис.4).

Коэффициент усиления многокаскадного усилителя равен произведению коэффициентов усилителя отдельных каскадов: К = К₁К₂К₃.

Амплитудная характеристика усилителя (рис.5) представляет собой зависимость действующего значения напряжения на выходе от действующего значения напряжения на входе при постоянной частоте сигналов: U_ВЫХ = F(U_ВХ); f = const. При значениях U_ВХ £ U¢_ВХ амплитудная характеристика близка к линейной вследствие линейности рабочего участка переходной характеристики транзистора. Большие значения входного напряжения вызывают нелинейные искажения выходного сигнала, так как при этом транзистор будет работать так же в режимах насыщения и отсечки.

Частотная характеристика усилителя определяется как зависимость коэффициента его усиления от частоты входного сигнала при постоянном действующем значении напряжения на входе:К = F(f); U_ВХ = const (рис.6)

Она характеризует частотные свойства усилителя, т.е. способ-ность его усиливать сигналы в определённом диапазоне частот, называемом полосой пропускания: Df = f_B – f_H, где f_B и f_H – соответственно верхняя и нижняя граничные частоты, на которых коэффициент усиления уменьша-ется не более чем в раз. Уменьшение К на низких частотах вызвано влиянием разделительных конденсаторов С_р1, С_р2, …, сопротивление которых на данных частотах велико. На высоких частотах уменьшение коэффициента усиления происходит вследствие шунтирующего действия паразитных ёмкостей р - п переходов транзистора и монтажа. Для удобства построения частотной характеристики значение частот откладываются в логарифмическом масштабе.

Обратной связью (ОС) называют воздействие части выходного сигнала на вход усилителя (рис.7). Если сигнал ОС увеличивает напряжение U₁, поступающее на вход усилителя, то обратная связь называется положительной (ПОС). Если же сигнал ОС вычитается из входного напряжения, то обратная связь называется отрицательной (ООС). Коэффициент усиления усилителя с ОС (рис.7)

( 2 )

где К = U_ВЫХ / U₁ – коэффициент усиления каскада без обратной связи; b = U_ОС / U_ВЫХ – коэффициент передачи звена ОС. Знак «+» – для отрицательной ОС, знак «-» – для положительной. Из формулы ( 2 ) следует, что положительная обратная связь увеличивает коэффициент усиления усилителя, а отрицательная ОС – уменьшает. Однако, несмотря на это, отрицательная обратная связь широко применяется в усилителях, так как она позволяет существенно улучшить многие его свойства. Во-первых, она увеличивает стабильность коэффициента усиления каскада при изменении параметров транзистора в зависимости от температуры и других факторов. Продифференцируем выражение ( 2 ) по К:

( 3 )

Из формулы ( 3 ) вытекает, что, например, колебания температуры вызывают изменения коэффициента усиления усилителя с обратной связью DК_ОС » dK_ОС в (1+bК)² раз меньше, чем изменения DК » dK усилителя без обратной связи. Во-вторых, отрицательная обратная связь позволяет снизить уровень нелинейных искажений сигналов и расширить полосу пропускания усилителя.

ОБЪЕКТ И СРЕДСТВА ИССЛЕДОВАНИЯ

Объектом исследования является четырёхкаскадный транзисторный усилитель с резистивно-емкостной связью между каскадами. Усилитель смонтирован на плате №1 лабораторного стенда. Принципиальная электрическая схема усилителя приведена на рис.8.

Усилительные каскады собраны на транзисторах в составе интегральных микросхем DA1, DA2, каждая из которых представляет собой двухкаскадный усилитель на биполярных транзисторах. Кроме микросхем, исследуемый усилитель включает в себя дополнительные элементы, обеспечивающие его работоспособность: резисторы R_Э1, R_Э2, R_Б; конденсаторы С_р1, С_р2, С_р3, С_Э1.

Питающее напряжение на усилитель подаётся выключателем В1-1. Индикатором наличия напряжения является лампа Л. На входе и выходе усилителя установлены клеммы (гнёзда) для подключения электронных приборов. В качестве источника входного усиливаемого сигнала применяется электронный генератор синусоидальных напряжений. Для наблюдения формы входного и выходного сигналов используется электронный осциллограф. Изменение напряжений осуществляется с помощью электронного вольтметра (милливольтметра).