Входное сопротивление

Схема замещения и основные показатели каскада

Обратные связи. Стабилизация режима покоя.

Для стабилизации режима покоя в усилителях вводится обратная связь. Обратной связью называется передача части энергии или информации с выхода устройства или системы на его вход. Сигнал обратной связи зависит от одного из выходных параметров (ток, напряжение, момент и т.д.). По этим понятиям и различаются обратные связи. При наличии обратной связи на входе усилителя происходит сложение сигнала входного и сигнала обратной связи. При алгебраическом сложении напряжений обратная связь называется последовательной. При алгебраическом сложении токов – это параллельная. Если на входе происходит сложение сигналов разных знаков, то обратная связь называется отрицательной. Выходной сигнал при этом уменьшается, однако это приводит к стабилизации выходного сигнала. При положительной обратной связи, т.е. при сложении на входе сигналов одинакового знака происходит увеличение выходного сигнала, но стабилизация падает.

В общем случае схема усилителя с обратными связями будет иметь вид

 

Рис.2.9.

При отсутствии обратной связи К_u=U_вых/U_вх,

при наличии обратной связи U_вых = К(U_вх -U_ос) = К(U_вх - βU_вых),

Коэффициент усиления принимает вид

Нашей задачей является стабилизация точки покоя. Для этого вводим в каскад резистор R_э, падение на котором: U_э = I_эR_э = I_кR_э, прикладывается ко входу транзистора U_бэ = U_вх + U_см - U_э

U_э - является сигналом обратной связи, он пропорционален входному току транзистора, то есть речь идет об ОС по току. На входе происходит вычитание напряжения ОС, т.е. связь будет последовательной и отрицательной. Таким образом, напряжение «база-эмиттер» уменьшается, а значит, уменьшаются токи покоя базы и коллектора. Это приведет к стабилизации режима покоя транзистора, и не так сильно будет сказываться повышение температуры. Однако это достигается достаточно дорогой ценой, т.к. снижается значение напряжения «база-эмиттер», что приводит к уменьшению выходного сигнала и коэффициента усиления. Для уменьшения вредного влияния ОС ограничивают в пределах (0,1Е_к).

 

Усилительные каскады рассчитываются методом линеаризации вольтамперных характеристик. Линеаризация нелинейных характеристик неизбежно приводит к потери части информации. Можем рассчитать только переменные составляющие токов и напряжений каскада в классе А. При таком подходе схема замещения будет иметь вид(рис2.10)

В такой схеме замещения усилительный элемент существует как усилитель тока.

, где:

r_k- динамическое сопротивление - при , обусловленное наклоном пологого участка выходной характеристики.

Входная цепь усилителя _,

r_вх.э- динамическое сопротивление входное транзистора, обусловленное наклоном входной характеристики.

Рис.2.10

При проведение расчетов переменных составляющих токов и напряжений порядок следующий:

- заменяем транзистор схемой замещения,

- заменяем линейную часть схемы усилительного каскада эквивалентными сопротивлениями для переменного тока, учитывая, что источники постоянного напряжения для переменных составляющих имеют сопротивление равное нулю.

- затем проводим расчет обычным способом.

 

Рис.2.11.

Приведенная схема соответствует тем условиям, которые были поставлены. Используя эту схему, найдем параметры, которые характеризуют усилительные свойства каскада.

 

если нет стабилизации точки покоя, то получим Ом

 

2. Коэффициент усиления по напряжению при Х.Х..

,