книги / Физические основы электроники

каждого плеча каскада. В сердечнике трансформатора отсут­ ствует постоянное подмагничивание.

Отсутствие постоянного подмагничивания сердечника по­ зволяет уменьшить габариты трансформатора и нелинейные искажения, возникающие в нем.

При полной симметрии плеч коэффициент нелинейных искажений двухтактного каскада класса А равен

*т\

где 1т и 1 тЪ— амплитуды первой и третьей гармоники.

В реальных схемах всегда имеется асимметрия характери­ стик транзисторов и других элементов. Поэтому четные гар­ моники, фон, помехи полностью не уничтожаются, а лишь уменьшаются по сравнению с однотактной схемой (при от­ сутствии специального подбора усилительных элементов в 3- 5 раз).

( 5 . 7 6 )

где b — коэффициент асимметрии.

В схеме с ОЭ необходимо подбирать транзисторы с оди­ наковыми величинами р. Если параметры транзисторов плеч схемы отличаются не более чем на 30 %, то коэффициент b обычно не превышает 0,1-0,15. При наличии сопротивления R 3 коэффициент b в 2-3 раза меньше.

Для схемы с ОБ при Rr » R*x и неподобранных транзи­ сторах в плечах коэффициент Ъ не превышает 0,05-0,07. При малом Rr коэффициент Ъ может возрасти до 0,15-0,2.

В двухтактных схемах необходимо применять транзисто­ ры с равными граничными частотами коэффициента переда­ чи тока. В противном случае за счет неодинаковых фазовых

рис. 5.32.

В классе В транзисторы двухтактной схемы работают поочередно. В течение одного полупериода входного сигнала транзистор открыт, в течение другого полупериода закрыт. В схеме (см. рис. 5.32) транзистор запирается в самом начале по­ ложительного полупериода сигнала, приложенного между ба­ зой и эмиттером, это достигается гем, что между базой и эмит­ тером подается смещение, немногим отличающееся от нуля. Схема может работать и без смещения с током /к мин = Ао. При этом выходная мощность максимальна, но из-за большой

У ////////////////////////////////////////////////////М ^

кривизны начального участка входной характеристики резко возрастают нелинейные искажения. Для устранения искаже­ ний устанавливается некоторый начальный ток транзисторов

/кмин > /ко. Обычно Л. мин берется равным (0,05 -0,015) /к.макс, & напряжение смещения 0 ,1 -0 ,2 вольта.

Графики, иллюстрирующие режимы работы входных и выходных цепей двухтактного выходного каскада в классе В, показаны на рис. 5.32, а—в.

Нагрузочная кривая А 'В 1построена в отсутствие сигнала. Если не задано начальное смещение Яг = 0, то в рабочей точке В' через оба транзистора протекает ток /ко. При введении сме­ щения минимальная величина тока коллектора равна Л. мин.

Для более эффективного использования транзистора следу­ ет выбирать Um ~ Ек] Iyjn~/к. макс, Т.е. Ек< UKмакс! 1 кт+ /к. мин ^ /к. макс.

Так как плечи работают поочередно, то каждое плечо от­ дает мощность

ГДе / кт —/к. макс —/к. мин| UKm— Ек —UK.мин —АЕк-

М ощность, потребляемая обоими транзисторами от ис­ точника питания, определяется как Р = 2Е к (/к. ф + А. мин), где Л.ср = IK.Jn — постоянная составляющая полусинусоидально-

го импульса выходного тока с амплитудой / к.т.

Максимальная мощность, рассеиваемая на коллекторах транзисторов, равняется

Отсюда мощность, отдаваемая нагрузке двухтактным вы­ ходным каскадом в классе В, не должна превосходить вели­ чины

Рн. макс ~ 5г|тр Р к. макс.

При выборе транзистора необходимо пользоваться более жестким неравенством для того, чтобы избежать перегрева переходов во время пиковых значений мощности

где tjrp — КПД выходного трансформатора (г|тр = 0,6 - 0,75 для мощности до 1 Вт, г|тр = 0,7-0,85 для мощности от 1 до 10 Вт, г|тр = 0,85-0,94 для мощности от 10 до 100 Вт).

Расчет Рк макс ведется для наибольшей рабочей температуры. Полная потребляемая на входе мощность с учетом сопро­

тивления делителя Ri определяется по формуле

Коэффициент нелинейных искажений определяется мето­ дом пяти ординат. Нелинейные искажения в классе В выше, чем в классе А (минимальная величина может составлять 60-10%).

5.8. Усилители с обратной связью

Обратной связью называют связь между цепями усилите­ ля, посредством которой усиливаемый сигнал передается в направлении, обратном нормальному, т.е. не из предыдущих каскадов в последующие, а наоборот, от конца усилителя к его началу, с выходной цепи усилителя во входную цепь уси­ лителя (рис. 5.33 ), где К — коэффициент усиления усилителя; Р — коэффициент передачи цепи обратной связи. Обратная связь может появляться в усилителе по трем причинам.

1.Из-за физических свойств и устройств усилительных элементов; такую обратную связь называют внутренней об­ ратной связью.

2.Из-за введения в схему специальных цепей; связь этого типа называется внешней обратной связью.

3.Вследствие паразитных емкостных, индуктивных и дру­ гих связей, создающих пути для об­ ратной передачи сигнала; такие связи называются паразитными обратными связями.

У /////////////////////////////////////////////////////М

Рис. 5.33

у///////////////////////////////////////////,

Все виды об­ ратной связи мо­ гут очень сильно изменять свойст­

ми, так и паразитными связями нельзя управлять, и они не­ редко изменяют свойства усилителя в нежелательном направ-

Рис. 5.35 y/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////z

Рис. 5.36

'/////////////////////////////////////////////////////////////z

лении, например, приводят к самовозбуэвдению усилителя. Внеш­ няя же обратная связь легко управляема, и ее вводят для улучшения свойств усилителя.

Цепь обратной связи вместе с частью схемы усилителя, к которой она подключена, образует замкнутый контур, назы­ ваемый петлей обратной связи. Если в усилителе имеется одна петля обратной связи, связь называют однопетлевой (рис. 5.34). Если петель обратной связи несколько, связь называют многопетлевой (рис. 5.35, а). Если в усилителе имеется не­ сколько петель обратной связи, не захватывающих одна дру­ гую, петли обратной связи называются независимыми (см. рис. 5.35, а). Если же петли захватывают одна другую, петли назы­ ваются зависимыми (рис. 5.35, б). Если в петле обратной связи, охватывающей весь усилитель, имеются петли обратной свя­ зи, охватывающие отдельные каскады или части усилителя, их называют местными петлями обратной связи (рис. 5.35, в).

Способы снятия сигнала обратной связи. Существуют раз­ личные способы снятия сигнала с выхода схемы и подачи ее на вход системы. Обратная связь по напряжению. Напряжение обратной связи прямо пропорционально выходному напря­ жению усилителя (рис. 5.36). Обратная связь по току. В этом случае напряжение обратной связи прямо пропорционально

ВЫХОДНОМУ ТОКУ /вых

(рис. 5.37). Смешанная (мостовая по выходу)

обратная связь. Напря­ жение обратной связи имеет две составляю­ щие: одна — пропор-

Рис. 5.37