Многокаскадные усилители

О диночный усилительный каскад имеет невысокий коэффициент усиления (10-500). Для получения больших коэффициентов усиления применяют многокаскадные усилители, в которых каскады соединяют последовательно.

Будем считать, что каскады идентичны и согласованы по напряжению, т.е. выходное сопротивление предыдущего и входное сопротивление последующего связаны соотношением . Последнее означает, что каскады можно рассматривать как независимые.

Отсюда следует, что

Отсюда следует, что АЧХ коэффициента усиления есть , а его ФЧХ – . Эти соотношение говорят о том, что с увеличением числа каскадов коэффициент усиления возрастает, а полоса пропускания многокаскадного усиления уменьшается.

Обратная связь в усилителях

Под обратной связью понимают передачу части выходного сигнала на вход усилителя. В усилителях возникают три вида обратной связи: внутренняя, паразитная, внешняя.

Внутренняя - имеет место во всех активных элементах и определяется их конструкцией и физическими процессами в них происходящими. Например, параметр h₁₂ в биполярном транзисторе характеризует обратную связь, которая возникает за счет модуляции ширины базы.

Паразитная – обусловлена наличием паразитных индуктивно-емкостных (L, С) связей, которые создают пути для передачи части выходного сигнала на вход.

Внешняя обратная связь – создается введением в схему специальных элементов.

Все виды обратной связи существенно влияют на параметры и характеристики усилителя. При этом от внутренней и паразитной стараются избавиться за счет рационального выбора элементов и конструкции усилителя, а внешнюю вводят специально. Она позволяет:

1. Увеличить стабильность коэффициента усиления;

2. Расширить диапазон усиливаемых частот;

3. Уменьшить искажение, создаваемое усилителем;

4. Управлять входным и выходным сопротивлением в нужном направлении.

Структурная схема усилителя с обратной связью

С труктурная схема приведена на рис.8. Часть выходного напряжения по цепи обратной связи передается на вход и складывается с напряжением источника входного сигнала . Комплексная амплитуда сигнала на входе усилителя без обратной связи равна , где

,

β(jω) – комплексная функция коэффициента передачи цепи обратной связи.

,

где K(jω) – комплексная функция коэффициента передачи усилителя без обратной связи.

Отсюда находим комплексную функцию коэффициента передачи усилителя с обратной связью:

. (8.1)

Произведение Н(jω) = (jω)K(jω) называется петлевым усилением.

В рабочем диапазоне частот K и  – действительные числа.

В зависимости от знака K различают следующие виды обратной связи:

1. Если K>0 – то возникает положительная обратная связь (ПОС).

При положительной обратной связи входной сигнал совпадает по фазе с сигналом на выходе обратной связи.

>К; при 0<K<1 положительная обратная связь увеличивает коэффициент усиления. При K=1, K_пос=∞, в этом случае усилитель превращается в генератор.

2) Если K<0 – в усилителе возникает отрицательная обратная связь (ООС). При этом входной сигнал находится в противофазе с сигналом на выходе обратной связи.

и – отрицательная обратная связь уменьшает коэффициент усиления.