Последовательная ООС по напряжению




Блок-схема такой системы представлена на рис.2

Рис.2

Для определения параметров усилителя с ОС удобно представить усилитель в виде ИНУН, а цепь ОС в виде делителя напряжения (рис.3).

Рис.3

При соблюдении неравенств RГ,R 2 ,ос << Rвх, Rн,R1 ,ос >>Rвых можно считать, что

Um,вх =Em,Г, Koc=R2,oc/(R2,oc+R1,oc) и I' m,вых»Im,вых.

Тогда:

откуда:

где индекс 0 означает принадлежность параметра собственно усилителю с ОС без учета сопротивлений источника сигнала и нагрузки.

Коэффициент передачи по току определяется здесь как

.

Таким образом данный тип включения ООС изменяет собственный коэффициент передачи по напряжению усилителя с ОС в соответсвиии с основным линейным соотношением (3), коэффициент передачи по току практически не изменяется.

По определению входное сопротивление усилителя с ОС равно:

.

Так как:

то:

(4)

то есть последовательная ООС увеличивает входное сопротивление системы в (1+ KKос) раз.

При определении выходного сопротивления генератор сигнала закорачивается (Еm,Г =0 с сохранением его внутреннего сопротивления RГ), а вместо нагрузки включается эквивалентный источник тока с амплитудой Im,экв=Im,вых, заменяющий действие входного источника. Получаем схему рис.4.

Рис.4

По определению .

Амплитуда выходного напряжения в схеме рис.4 определится как сумма ;

так как здесь U' m,вх = – Um,oc, то .

Отсюда получаем

.

Таким образом ООС по напряжению уменьшает выходное сопротивление усилителя с ОС в (1+ KKос) раз.

Если неравенства RГ << R вх и Rн>>Rвых не выполняются, то формулы для коэффициентов передачи, входного и выходного сопротивления несколько усложняются.

В этом случае

Пример: каскад с общим коллектором (ОК) как усилитель с последовательной ООС по напряжению (рис.5).

Рис.5 Рис.6

На рис.6 показана схема этого каскада для переменных токов в области средних частот. Схему рис.6 можно более явно представить в виде каскада ОЭ со 100% последовательной ООС. Это видно из рис.7.

Рис.7

Из входной части рис.7 следует:

,

т.к. Um,oc =Um,э можно говорить о 100% (Koc= 1 ) последовательной ООС по напряжению.

Следовательно, коэффициент передачи по напряжению:

,

где SRэ=Kоэ – коэффициент передачи по напряжению каскада ОЭ, если в коллекторной цепи стоит сопротивление равное Rэ, S – крутизна ДПХ транзистора с ОЭ в рабочей точке;

Так, если SRэ =20, при Rэ =100 Ом и h11,э =200 Ом, имеем:

Kок =20/21=0,95, Rвх,ок =200(1+20)=4200 Ом, Rвых,ок =100/(1+20)=4,76 Ом

Таким образом, каскад с ОК (или эмитерный повторитель) имеет очень малое выходное сопротивление и большое входное сопротивление, в связи с этим рабочая полоса частот его в (1+ SRэ) больше полосы аналогичного каскада с ОЭ. Поэтому этот каскад используют в качестве буферного между каскадами ОЭ, осуществляя согласование по напряжению между каскадами. Кроме того, его ставят в качестве входных каскадов усилителей, т.к. он имеет большое входное сопротивление, и в качестве выходных каскадов усилителей напряжения из-за малого выходного сопротивления.

Последовательная обратная связь по току

Обобщенная структурная схема приведена на рис.8.

Рис.8

При выполнении условий RГ, Rвых,ос << Rвх, Rн > Rвых, Rвх,ос << Rвых можно

считать, что U' m,вых »Um , вых , Im , вх ос = Im , вых ; тогда Um,ос = KocI m,вых, причем Кос имеет размерность сопротивления.

Выразим амплитуду напряжения ОС через амплитуду выходного напряжения:

Тогда коэффициент передачи по напряжению системы будет иметь вид:

(6)

а входное сопротивление

(7)

Чтобы вывести соотношение для выходного сопротивления построим эквивалентную схему (см. рис.9), где входное сопротивление цепи ОС показано отдельно.

Рис.9

Отсюда:

(8)

 

Таким образом, последовательная ООС увеличивает входное и выходное сопротивления усилителя с ОС, что позволяет использовать его как хороший источник тока, управляемый напряжением (ИТУН).

Пример: каскад ОЭ с сопротивлением в эмиттерной цепи (ОЭ+ Rэ). Схема каскада приведена на рис.10.

Рис.10

Так как

,

а Im,вых = Im,к видим, что здесь имеет место последовательная ООС по току с коэффициентом ОС Kос=Rэ; т.к. Im,б << Im,к и Rвых,ок = Rк, можно считать .

Отсюда получаем, учитывая что каскад с ОЭ имеет Kоэ = SRк,

Обычно в схемах величину Rэ выбирают в пределах 10% от Rк.

Параллельная ООС по напряжению

При параллельной ООС на входе усилителя имеет место вычитание из входного тока Im,вх тока цепи ОС Im,ос. Обобщенная блок-схема показана на рис.11.

Рис.11

Коэффициент передачи тока собственно усилителя , а цепи ОС .

Естественно ожидать, что основное линейное соотношение (3) следует применить к коэффициенту передачи по току. Действительно, при выполнении неравенств Rвх,ос >> R выхможно считать I' m,вых=Im,вых. Поэтому можно считать I m,вых=Ki I'm,вх ; в свою очередь

,

где Koc,i = Koc, 1 Rвых – коэффициент передачи по току цепи ОС.

Таким образом получаем

.

Из схемы рис.11 видно, что как со стороны входа, так и со стороны выхода усилитель и цепь ОС соединены параллельно. Следовательно входное сопротивление системы должно быть меньше собственного входного сопротивления усилителя. Если провести выкладки, аналогичные тому, как это было сделано выше, получим:

Таким образом, наилучшей моделью такой системы является модель ИНУТ.

Пример: каскад с коллекторной ОС (рис.12).

Рис.12

Цепь ОС представляет собой резистор Roc, величина тока через который пропорциональна выходному напряжению:

;

таким образом:

,

и коэффициент усиления по току усилителя с ОС и его входное и выходное сопротивления равны:

.

Этот вид ОС используется не только по переменному сигналу, но и для стабилизации рабочей точки транзистора.

Параллельная обратная связь по току

Обобщенная структурная схема приведена на рис.13.

Рис.13

Коэффициенты передачи тока усилителя и цепи ОС соответственно равны:

.

В этом случае по аналогии можно записать:

.

В качестве примера внутренней ОС подобного типа рассмотрим транзистор с общей базой как транзистор с ОЭ и 100% ООС (рис.14,а).

Рис.14,а

Представим схему рис.14,а в следующем виде:

Рис.14,б

Из рис.14,б видно,что:

,

следовательно транзистор ОЭ охвачен ООС по току (Ki,oc =1). Поэтому:

.

Часто каскад на транзисторе с ОБ называют токовым повторителем. Входное и выходное сопротивление транзистора с ОБ соответственно равны:

Принципиальная схема простейшего каскада с ОБ представлена на рис.15.

Рис.15

Здесь резисторы Rэ и Rк обеспечивают режим транзистора по постоянному току. Коэффициент передачи по напряжению каскада такой же, как и у каскада с общим эмиттером, однако он не инвертирует фазу, т.е. Kоб =+ SRк, коэффициент передачи по току равен примерно единице, входное сопротивление его мало, а выходное практически такое же, как у каскада с ОЭ, т.к. Rк >> Rвых,об.

17)



Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2016-04-27 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: