Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow Товароведение arrow Электроника

Отрицательная обратная связь в усилителях

Транзисторы, будучи полупроводниковыми приборами, имеют два существенных недостатка. Первый связан с уже отмеченной принципиально нелинейной зависимостью тока коллектора от управляющего напряжения. Второй недостаток заключается в том, что характеристики транзистора сильно зависят от температуры. В частности, с ростом температуры возрастает неуправляемый ток коллектора IК0, связанный с генерацией пар "электрон–дырка" (он увеличивается в два раза при повышении температуры на каждые 10 °С). В зависимости от температуры изменяется коэффициент передачи тока транзистора β. Это приводит к уходу рабочей точки р от своего первоначального положения, изменению коэффициента усиления и опять же к нелинейным искажениям выходного напряжения.

Существенное снижение нелинейных искажений обеспечивает использование в усилителях отрицательной обратной связи. При этом часть выходного сигнала подается обратно на вход, с тем чтобы противодействовать входному сигналу. Вследствие этого, естественно, уменьшается усиление. Однако с помощью отрицательной обратной связи можно добиться, чтобы усиление практически не зависело от нелинейной передаточной характеристики транзистора и в основном определялось соотношением омических сопротивлений.

Схема, приведенная на рис. 2.6, использует отрицательную обратную связь по току. Она обеспечивает компенсацию нелинейных искажений и термостабилизацию рабочей точки. Элементом, обеспечивающим эту связь, является резистор в эмиттерной цепи R3. Пусть увеличение коллекторного тока вызвано увеличением напряжения UБЭ. Это приведет к увеличению падения напряжения на RЭ. Поскольку это напряжение приложено к эмиттеру транзистора, его рост приводит к уменьшению напряжения между базой и эмиттером транзистора и противодействует, таким образом, усилению. Следовательно, введение резистора RЭ обеспечивает отрицательную обратную связь (ООС). Поскольку она вызвана протеканием эмиттерного тока, ее называют последовательной ООС по току.

Схема с отрицательной обратной связью по току

Рис. 2.6. Схема с отрицательной обратной связью по току

Приближенно можно считать, что приращение напряжения на равно приращению напряжения на(см. работу эмиттерного повторителя):

В связи с тем, что через протекает практически тот же ток, что и через , то и изменение падения напряжения на сопротивлении будет больше, чем соответствующее изменение на сопротивлении в раз.

Следовательно, коэффициент усиления по напряжению схемы с ООС приближенно определяется как

Как видим, коэффициент усиления уже не зависит от параметров транзистора, а определяется только соотношением омических сопротивлений и

Положим теперь, что увеличение тока коллектора вызвано повышением температуры. Поскольку потенциал на базе транзистора при этом не изменяется, приращение приведет к уменьшению управляющего напряжения UБЭ и снижению тока базы, а следовательно, и тока коллектора. Ток коллектора, таким образом, стабилизируется.

Для отвода от резистора переменной составляющей тока эмиттера включают шунтирующий конденсатор достаточно большой емкости (десятки микрофарад), сопротивление которого для переменного тока составляет небольшую величину.

Усилительные каскады на полевых транзисторах

Из трех возможных схем включения полевых транзисторов (с общим затвором, общим истоком и общим стоком) наиболее распространены усилительные каскады с общим истоком (рис. 2.7), которые являются аналогом каскадов с общим эмиттером. Резисториграет роль нагрузки транзистора, разделительные конденсаторы и выполняют функции, не отличающиеся от их функций в каскадах на биполярных транзисторах.

Схемы усилительных каскадов на полевых транзисторах

Рис. 2.7. Схемы усилительных каскадов на полевых транзисторах:

а – на транзисторе с р-n-затвором; б – на транзисторе с индуцированным каналом

Входное напряжение в усилительных каскадах на полевых транзисторах с р-n-затвором (см. рис. 2.7, а) прикладывается между затвором и истоком, а на транзисторах с изолированным затвором (см. рис. 2.7, б) – между затвором и подложкой, которая обычно соединяется с истоком (или со стоком). Входной ток для транзисторов с р-n-затвором не превышает 10-8А, а для транзисторов с изолированным затвором на несколько порядков меньше. У каскадов на транзисторах с р-n-затвором входное сопротивление на низких частотах составляет десятки мегаом, а у каскадов на МДП- (МОП-) транзисторах достигает 1012...1015 Ом. Однако с повышением частоты входное сопротивление существенно уменьшается из-за протекания токов перезарядки паразитных емкостей затвор–исток и затвор–сток.

Подача синусоидального входного сигнала изменяет по гармоническому закону значение тока стока Iс согласно стокозатворным характеристикам транзисторов (см. рис. 1.15, Э и 1.17, г) относительно исходной точки (подобной точкам р' и р на рис. 2.5). Изменения падения напряжения от тока Iс на резисторе Rc во много раз превосходят напряжения UΒΧ. Переменная составляющая этого падения напряжения через конденсатор Ср2 поступает на выход каскада, как и в каскаде на биполярных транзисторах.

Что же касается смещения, определяющего положение исходной рабочей точки, то в каскадах на полевых транзисторах имеются свои особенности в отличие от биполярных. У транзисторов с р-n-затвором и с встроенным каналом смещение может быть обеспечено за счет падения напряжения на сопротивлении в цепи истока Rи от начального тока IC0, протекающего даже при UЗИ = 0. Для подачи потенциала смещения, отмеченного знаком "минус" у резистора Rи, к затвору достаточно подключить резистор RЗ (см. рис. 2.7, а). Так как ток затвора у полевых транзисторов ничтожно мал, падение напряжения от этого тока на резисторе RЗ практически равно нулю (даже если его сопротивление составляет десятки мегаом), и можно считать, что смещение UЗИ ≈ IсRи.

У полевых транзисторов с индуцированным каналом обеспечить смещение рассмотренным способом нельзя, потому что при Uзи = 0 они заперты. Поэтому в каскадах на полевых транзисторах с индуцированными каналами напряжение смещения на затвор подается с делителя напряжения на резисторах R'З и R''З, подобно тому, как это выполняют в каскадах с биполярными транзисторами.

Температурные изменения тока стока (а значит, и смещения) в полевых транзисторах во много раз меньше изменений коллекторного тока у биполярных транзисторов. Поэтому обеспечение требуемой температурной стабильности не вызывает трудностей.

 
Если Вы заметили ошибку в тексте выделите слово и нажмите Shift + Enter
< Предыдущая   СОДЕРЖАНИЕ   Следующая >
 
Популярные страницы