В схемах с отрицательной обратной связью часть усиленного входного сигнала подается обратно во входную цепь усилителя. Сигнал обратной связи находится в противофазе с входным сигналом. Преимущества схем с отрицательной обратной связью заключаются в уменьшении частотных искажений, расширении полосы пропускания, лучшей стабильности схем, а иногда и в ослаблении шумов. Отрицательная обратная связь понижает усиление сигнала, однако этот недостаток часто оказывается несущественным по сравнению с отмеченными достоинствами.
Рис. 1. Цепи обратной связи по току.
На рис. 2 показаны типичные цепи отрицательной обратной связи по напряжению.
В схеме на рис. 2а сигнал обратной связи снимается с выхода усилителя и подается в цепь эмиттера входного усилителя. Глубина обратной связи регулируется величинами резисторов и конденсаторов в цепи обратной связи. Сигнал обратной связи, выделяемый на резисторе в цепи эмиттера (500 Ом) входного каскада, вычитается из входного сигнала. Таким образом при положительной полуволне входного сигнала в цепи коллектора появится отрицательная полуволна определенной амплитуды; при этом сигнал обратной связи, который меняет прямое смещение между базой и эмиттером, будет уменьшать амплитуду этой отрицательной полуволны. Аналогично для отрицательной полуволны входного сигнала положительная полуволна, появляющаяся в цепи коллектора, меньше той, которая была бы без обратной связи. (Необходимо помнить, что сигнал, приложенный к базе, и усиленный сигнал в цепи коллектора изменяются в противофазе.)
Конденсатор емкостью 30 мкФ, включенный последовательно в цепь обратной связи, не пропускает постоянной составляющей с выхода выходного усилителя на резистор 500 Ом в цепи входного усилителя. Сопротивление 9 кОм и шунтирующая его емкость определяют глубину обратной связи. При использовании полевых транзисторов (которые имеют более высокое входное сопротивление, чем биполярные) используются элементы другой величины.
На рис. 2б показана схема подключения цепи обратной связи к резистору в цепи истока полевого транзистора. Здесь часть напряжения со вторичной обмотки выходного трансформатора поступает на резистор в цепи истока полевого транзистора предыдущего каскада. Если знак обратной связи отличается от требуемого (отрицательного), то его можно изменить, поменяв местами выводы вторичной обмотки трансформатора.
Амплитуда напряжения обратной связи регулируется величиной резистора, последовательно включаемого в цепь обратной связи. На глубину обратной связи влияет также величина резистора в цепи истока. Иногда обходятся без разделительного конденсатора в цепи обратной связи, хотя он предотвращает шунтирование резистора в цепи истока по постоянному току малым сопротивлением вторичной обмотки выходного трансформатора. Так как напряжение обратной связи и напряжение входного сигнала находятся в противофазе, то они вычитаются и происходит ослабление выходного сигнала пропорционально величине напряжения обратной связи. Заметим, что в сигнале обратной связи могут содержаться составляющие, искажающие основной сигнал. Эти составляющие поступают на вход усилителя, усиливаются и вновь появляются на выходе, но уже в противофазе с исходными. В результате происходит ослабление искажений сигнала, величина которого определяется глубиной обратной связи.
В схеме на рис. 1а для получения отрицательной обратной связи по току исключен конденсатор, которым обычно шунтируют резистор R2 в цепи эмиттера. В результате устанавливается отрицательная обратная связь, при которой напряжение обратной связи пропорционально току сигнала, протекающему через R2. Поскольку здесь используется транзистор р—n—р-типа, для создания прямого смещения необходимо, чтобы эмиттер был положительным относительно базы. Для получения обратного смещения коллекторного перехода на коллектор подается отрицательное напряжение. В результате ток, протекающий по резистору в цепи эмиттера, создает падение напряжения указанной на рисунке полярности. Поскольку это падение напряжения на резисторе сопротивлением 330 Ом устанавливает потенциал эмиттера отрицательным: относительно потенциала базы, имеет место отрицательная обратная связь. Входной сигнал вызывает появление напряжения на резисторе R2. Такой резистор улучшает также температурную стабильность каскада, так как препятствует возрастанию тока транзистора с температурой. В сочетании с охлаждающими радиаторами, которые используются в мощных транзисторах, резистор R 2 способствует ослаблению температурных эффектов, в результате чего опасность температурного дрейфа снижается.
На рис. 1б приведена аналогичная схема на транзисторе n—р—n-типа. Как и в предыдущем случае, падение напряжения на резисторе в цепи эмиттера оказывает действие, противоположное прямому смещению (прямое смещение в транзисторе n—р—n-типа имеет место, когда потенциал эмиттера отрицателен относительно потенциала базы).
Схемы, изображенные на рис. 1, а и б, имеют лучшие частотные характеристики по сравнению с характеристиками схем, в которых резистор R2 зашунтирован конденсатором. Реактивное сопротивление конденсатора, шунтирующего резистор Rz, возрастает на низких частотах, поэтому низкие частоты усиливаются меньше высоких. Это происходит вследствие того, что при большой величине реактивного сопротивления конденсатора возрастает падение напряжения на R2 и уменьшается усиление. Если шунтирующий конденсатор исключить, то общее усиление каскада понизится, зато уменьшатся вредные эффекты, связанные с действием указанного элемента. Этой возможностью часто пользуются в видеоусилителях, где сигналы имеют широкий спектр, а также в других усилителях, для которых уменьшение усиления не является существенным. В схеме, изображенной на рис. 1в, напряжение сигнала падает на резисторе R2, так как он не зашунтирован конденсатором. Резистор R1 включен параллельно с конденсатором С2 , поэтому на R1 выделяется только постоянная составляющая, величина которой зависит от тока коллектора. Только резистор R2 создает отрицательную обратную связь по току, а последовательно соединенные резисторы R1 и R2 влияют на температурную стабильность схемы благодаря изменению смещения при изменении температуры.
Литература: Матью Мэндл. 200 ИЗБРАННЫХ СХЕМ ЭЛЕКТРОНИКИ. Редакция литературы по информатике и электронике. © 1978 Prentice-Hall, Inc. © перевод на русский язык, «Мир», 1985, 1980
Загрузка...