1-3. Эквивалентные схемы и характеристики

некорректированных усилителей

Проектирование отрицательной обратной связи целесообразно начать с анализа частотных характеристик усилителя, подлежащего охвату обратной связью и составления эквивалентной схемы наиболее простого вида. Если имеется в виду апериодический усилитель низкой частоты или широкополосный усилитель, то целесообразно отдельно рассматривать его характеристики на низких и высоких частотах, поскольку элементы, определяющие поведение усилителя в области высоких частот, не оказывают заметного влияния на низких частотах, и наоборот. Так, например, в схеме обычного резистивного усилителя (рис. 1-8) ослабление усиления на весьма высоких частотах обусловлено наличием емкости Со, шунтирующей анодную цепь, а ослабление на весьма низких - - разделительной емкостью сеточной цепи Cg. Коэффициент усиления на высоких частотах равен

где I<;a=-j -----коэффициент усиления на средней частоте.

St:/-.

Рис. 1-8. Резистивный каскад усиления.

- Сп

!L. -- - постоянная времени анодной цепи.

В логарифмическом масштабе имеем

в, = 1п/Св = Л + /В , (1-32)

где Лз -усиление в неперах, равное

Лз=.1п/Св = 1п/Со-1п(1 (1-33) или в децибелах

Лз = 201е/Со-~101е(1+шМ), (1-ЗЗа)

а Bs - фаза

Вв = -arctg ша. (1-34)

ocilSuua ГяГ пропускания, измеряемой на уровне

KltZlT. Р b-l/Xa. Если рассматривается двух-

каскадньш усилитель, характеризуемый величинами /С ь х и L, ш, то общий коэффициент усиления равен

9, = In (КоЖш) - Л, Л -f / (В - в ).

(1-35) 19

Характеристики каскадов (кривые / и 2 на рис. 1-9, а и б) отличаются друг от друга только сдвиго.м по оси усилений Л в децибелах на величину

7 (от) log*

(рад) л

7 fom) щ1

Рис. 1-9. Частотные (а) и фазовые (б) характеристики двухкаскадноп /?С-усилителя для области высоких частот.

ДЛ = 201g/Co.2-201gC l и по оси частот в октавах на величину

av = loga u).j3 - log2 wiB = logc, Tii, - log.2 aa =

2C 6

(1-36)

20 , 20 ,

Результирующие характеристики в соответствии с (1-35) получаются простым суммированием характеристик отдельных каскадов (кривые 3 на рис. 1-9, а и б). Таким образом, зная характеристики Лв1 и В 1 для одного каскада, нетрудно получить характеристики любого другого каскада такого же типа и затем многокаскадного некорректированного усилителя на сопротивлениях. При графическом построении иногда бывает удобно отдельно учесть постоянные слагаемые усиления 201g/<o и рассматривать только частотне-зависимые части А. В этом случае характеристики всех каскадов будут начинаться с уровня, равного нулю

децибел, а сумма таких характеристик будет отличаться от истинной на постоянную величину, равную сумме величин 20 Ig К всех каскадов. Поскольку частотно-зависимая часть усиления \Q\g{\представляет собой прй /<:о= 1 усиление цепочки RC с постоянной времени = 10 (рис. 1-10), то в соответствии с изложенным эквивалентная схема многокаскадного усилителя может быть представлена в виде рис. 1-11.

Нетрудно видеть, что для низких частот усиление каскада (рис. 1-8) равно

/Сн = (1-38)

где Zg = RgCg - постоянная времени сеточной цепи.

Это выражение аналогично (1-31), если производить отсчет по обратной шкале частот, т. е. если сделать замену переменных

Рис. 1-10. Цепь IC, ослабляющая усиление на высоких частотах.

<г-

-сз-

C i Вых.

Рис. 1-И. Эквивалентная схема многокаскадного резистивного усилителя для области высоких частот, включающая идеальные усилители ИУ и цепи RC.

;u)i= 1/(у(02сТа). В логарифмическом масштабе частоты такая замена означает изменение направления отсчета на обратное, причем форма характеристик сохраняется, а верхняя граничная частота полосы пропускания ш =1/т, заменяется нижней граничной частотой Шн = 1 jxg.

В частности, характеристики на рис. 1-9 следует заменить характеристиками рис. 1-12, а вместо эквивалентной схемы, изоб-.раженнои на рис. 1-11, получим схему, приведенную на рис. 1-13. CBRf случаев возникает необходимость охватить обратной язью наряду с каскадами низкой частоты каскады усиления