2.6. Усилители с частотно-зависимой цепью отрицательной обратной связи

Отрицательная обратная связь в усилителях используется не для расширения, а для сужения полосы пропускания RC-каскада или для получения требуемой АЧХ.

АЧХ и ФЧХ усилителя с глубокой отрицательной обратной связью «противоположны» АЧХ и ФЧХ цепи обратной связи. Если цепь обратной связи со стороны выхода является RC-цепью дифференцирующего типа, то усилитель с обратной связью имеет частотные характеристики, свойственные RC- цепи интегрирующего типа, и наоборот. Это справедливо в ограниченном диапазоне частот.

Рассмотрим пример использования отрицательной обратной связи для построения избирательных усилителей. В этом случае цепь обратной связи должна быть частотно-зависимой. В качестве нее часто используют двойной Т-образный мост (рис. 2.4).

АЧХ и ФЧХ такого моста (рис. 2.4, б) описываются следующими выражениями:

; .

Частота, на которой коэффициент передачи имеет минимальное значение, называется квазирезонансной и определяется по формуле: ₀ = 1/RC.

Из рис. 2.4, б видно, что на частоте ₀ фазовый сдвиг между входным и выходным напряжениями моста равен нулю. Поэтому для включения моста как цепи отрицательной обратной связи необходимо, чтобы фаза выходного сигнала усилителя изменялась на 180 º.

П ри соблюдении этого условия отрицательная обратная связь на частоте ₀ практически не действует. Следовательно, коэффициент усиления схемы на частоте ₀ будет иметь максимальное значение, равное коэффициенту усиления усилителя без обратной связи K_U0. На всех остальных частотах действует сильная отрицательная обратная связь, уменьшающая коэффициент усиления схемы до значения K_UОС = K_U0/(1 + βK_U0).

На рис. 2.5 приведена АЧХ узкополосного усилителя (кривая 1). Штриховыми линиями показаны характеристики усилителя без обратной связи (кривая 2) и двойного Т-образного моста (кривая 3).

3. Задания и методические рекомендации

3.1. RC-каскад с отрицательной последовательной обратной связью по току

3.1.1. Запустите программу Electronics Workbench. Вызовите файл 6_1.ewb, в котором приведена схема усилительного каскада с ОЭ (рис. 3.1). Обратите внимание на наличие в цепи эмиттера транзистора двух резисторов R4 и R5. При шунтировании конденсатором С3 (его емкость достаточно велика) обоих резисторов коэффициент обратной связи на средних частотах – _(f_СР) = 0, т. е. обратная связь по переменному току отсутствует. Если зашунтировать этим конденсатором только резистор R5, то без учета нагрузки коэффициент обратной связи на средних частотах будет равен: ₂(f_СР) = R4/R3 ≈ 0,1. Если ни один из резисторов R4 и R5 не шунтируется конденсатором, то коэффициент обратной связи на средних частотахравен: ₃(f_СР) = (R4 + R5)/R3 ≈ 0,7.

Получите АЧХ усилительного каскада при трех вышеуказанных коэффициентах обратной связи на средних частотах при R_Н = R6 и С_Н = С4. Определите коэффициент усиления каскада по напряжению, нижнюю и верхнюю граничные частоты и полосу пропускания каскада для всех коэффициентов обратной связи.

3.1.3. На средних частотах f_СР снимите амплитудные характеристики усилительного каскада при всех значениях коэффициента обратной связи. Диапазон изменения входных сигналов выберите сами.

3.1.4. Измерьте входное и выходное сопротивления каскада на частотах f_СР при всех значениях коэффициента обратной связи.

3.2. RC-каскад с отрицательной параллельной обратной связью по напряжению

3.2.1. Вызовите файл 6_2.ewb, в котором приведена схема RC-каскада с отрицательной параллельной обратной связью по напряжению (рис. 3.2).

3 .2.2. Получите АЧХ усилительного каскада при R_Н = R6 и С_Н = С4. Определите коэффициент усиления каскада по напряжению, нижнюю и верхнюю граничные частоты полосы пропускания, полосу пропускания и среднюю частоту каскада.

3.2.3. Измерьте входное и выходное сопротивления каскада на частотах f_СР. Объясните полученные результаты.