Каскад с последовательной ООС по току

 

При отключении конденсатора С3 в рассматриваемом каскаде действует последовательная ООС по току за счет резистора R3. Усиливаемое транзистором напряжение u_ЗИ определяется как разность входного напряжения и сигнала обратной связи U_ОС, формируемого за счет протекания по R3 переменной составляющей тока стока. Расчетная схема такого усилителя для области средних частот приведена на рис. 9.5, а, эквивалентная схема выходной цепи – на рис. 9.5, б. Выходная цепь полевого транзистора представлена в виде генератора напряжения μ u_ЗИ с внутренним сопротивлением R_i (см. рис. 3.12, б).

Работу усилительного каскада с ООС описывает следующая система уравнений:

(9.14)

Эту систему уравнений наглядно отражает сигнальный граф, представленный на рис. 9.6.

Сигнальным графом называют совокупность узлов и соединяющих их ветвей, стрелки на которых указывают направление передачи сигнала от одного узла к другому. Узлами обычно являются токи или напряжения исследуемых электрических цепей. Каждая ветвь характеризуется величиной передачи, под которой понимают отношение выходной величины ко входной. Сигнальный граф цепи заключает в себе ту же информацию, что и система уравнений. Только эта информация выражена графически. Преобразованию системы уравнений соответствуют эквивалентные преобразования сигнального графа. В частности, передачи последовательно соединенных ветвей графа перемножаются, а параллельно соединенных – суммируются. На графе виден контур ООС с петлевым усилением

Коэффициент передачи такого графа определяется выражением

,

где – прямая передача графа от U _вх к U _вых, полученная перемножением коэффициентов передачи отдельных ветвей прямого пути от узла U _вх к узлу U _вых.

Таким образом, коэффициент усиления по напряжению каскада с ООС определится выражением

, (9.15)

где – статический коэффициент усиления полевого транзистора по напряжению;

– сопротивление выходной цепи каскада переменному току.

В каскаде без обратной связи коэффициент усиления равен

. (9.16)

Сравнение выражений (9.15) и (9.16) показывает, что усиление при введении ООС уменьшается в А раз, где

– глубина обратной связи.

(9.17)

Рассмотрим влияние элементов R 3, C 3 на коэффициент усиления каскада (см. рис. 9.1) в области нижних частот. Для этого воспользуемся выражением (9.15), заменив в нем R 3 на , где

Выполнив эту подстановку, получим

. (9.18)

ЛАЧХ, соответствующая передаточной функции (9.18), построена на рис. 9.7. В области средних частот (выше ) коэффициент передачи каскада стремится к К ₀. Ниже частоты коэффициент усиления падает за счет действия ООС, стремясь на очень низких частотах (ниже ) к значению К _ОС.

Вносимые конденсатором С 3 частотные искажения обусловлены в первом приближении постоянной времени (см. рис. 9.7):

. (9.19)

Из соотношения (9.19) можно получить выражение для расчета емкости конденсатора С 3 по допустимой величине коэффициента частотных искажений М ₃ на нижней рабочей частоте f _н:

. (9.20)

Суммарное влияние конденсаторов С 1, С 2 и С 3 на спад вершины импульса длительностью определяется соотношением

, (9.21)

где , .

Результирующий коэффициент частотных искажений на нижних частотах за счет этих конденсаторов можно оценить по формуле

. (9.22)

 

10 УСИЛИТЕЛИ МОЩНОСТИ