Отметим, как падение напряжения на резисторе Rобр.св. способствует выравниванию Vб-э и Vвх.PПри наличии в цепи Vвх. Vб-э резистора Rобр.св. напряжение Vб-э перестанет быть равным напряжению Vвх. Нам известно, что Rобр.св. уменьшает напряжение пропорционально току эмиттера, который в свою очередь контролируется током базы, а тот в свою очередь
(а) нет обратной связи, (б) эмиттерная обратная связь. Форма кривой на коллекторе инвертирована по отношению к базе. На эмиттере на рисунке (б) форма кривой совпадает по фазе с базой (эмиттерный повторитель), и не совпадает по фазе с коллектором. Следовательно, сигнал эмиттера вычитается из выходного сигнала коллектора
Теперь рассмотрим эффект, возникающий при установке резистора (Rобр.св.) между выводом эмиттера транзистора и землей, как показано на рисунке ниже (б).
При отсутствии резистора обратной связи, соединяющего эмиттер с землей на рисунке ниже (a), при любом уровне входного сигнала (Vвх.) на конденсаторе связи и цепочке резисторов R1/R2/R3 будет накладываться непосредственно к переходу база-эмиттер, как и входящее напряжение транзистора (Vб-э). Иначе говоря, при отсутствии резистора обратной связи Vб-э равно Vвх. Следовательно, если Vвх. увеличится на 100 милливольт, Vб-э также увеличится на 100 милливольт: изменения одного параметра будут равны изменениям другого, поскольку два напряжения равны.
Новый резистор обратной связи понижает напряжение пропорционально току эмиттера на транзисторе таким образом, чтобы противодействовать влиянию входного сигнала на переход транзистора база-эмиттер. Рассмотрим переход эмиттер-база и влияние нового резистора на рисунке ниже.
Эмиттерная обратная связь: другой способ введения отрицательной обратной связи в схему
Однако, резистор, соединяющий коллектор с базой, не является единственной возможностью введения отрицательной обратной связи в схему усилителя. Другой, на первый взгляд более сложный, способ, заключается в установке резистора между выводом эмиттера на транзисторе и общей линией, как показано на рисунке ниже.
Резисторы R1, R2, R3 и Rобр.св. вместе функционируют таким образом, что напряжение на базе транзистора (по отношению к земле) представляет собой среднее значение входного напряжения и напряжения обратной связи, что ведет к тому, что на транзистор поступает сигнал меньшей амплитуды. Таким образом, схема усилителя на рисунке выше будет иметь сокращенный коэффициент усиления напряжения, но лучшую линейность (меньшее искажение) и более широкую полосу пропускания
Отрицательная обратная связь, коллекторная обратная связь ослабляет выходной сигнал
Поскольку выходной сигнал представляет собой копию входного сигнала в зеркальном отображении, любое соединение между выходом (коллектором) и входом (базой) транзистора (как показано на рисунке ниже) создаст отрицательную обратную связь.
Усилитель с общим эмиттером без обратной связи и исходные формы кривой для сравнения
Как и все усилители с общим эмиттером показанный усилитель инвертирует усиленный входящий сигнал. Иначе говоря, нарастающее напряжение входящего сигнала ведет к падению напряжения на выходе и наоборот. На рисунке ниже показаны формы кривой на осциллографе.
На схеме показан усилитель с общим эмиттером, в котором цепочка резисторов смещения образована резисторами R1 и R2. Конденсатор связывает Vвх с усилителем таким образом, что источник сигнала не имеет напряжения постоянного тока, сообщённого делителем напряжения R1/R2. Резистор R3 служит для контроля над коэффициентом усиления напряжения. При максимальном коэффициенте усиления напряжения данный резистор можно опустить, но поскольку подобные резисторы базы часто используются в схемах усилителей с общим эмиттером, на рисунке он показан.
Усилитель с общим эмиттером без обратной связи
Рассмотрим простую схему усилителя и определим, как мы могли бы ввести в неё отрицательную обратную связь (см. рисунок ниже).
Усилитель, охваченный отрицательной обратной связью не только более стабилен, но также в меньшей степени искажает входной сигнал и, как правило, может усиливать в более широком диапазоне частот. Плата за эти преимущества (должны же быть иметься и недостатки отрицательной обратной связи, не так ли?) уменьшение коэффициента усиления. Если часть выходного сигнала усилителя «поступает обратно» на вход, и противодействует любым изменениям выходного сигнала, то для обеспечения той же что и раньше амплитуды на выходе требуется входной сигнал большей амплитуды. Именно этим обуславливается уменьшенный коэффициент усиления при наличии отрицательной обратной связи. В любом случае, такие преимущества как стабильность, пониженный уровень искажения и более широкая полоса пропускания, стоят того, чтобы «пожертвовать" определённой частью усиления.
Отрицательная обратная связь, с другой стороны, оказывает на усилитель «смягчающее» воздействие: при увеличении амплитуды выходного сигнала сигнал обратной связи противодействует изменению выходного сигнала. В то время как положительная обратная делает систему менее устойчивой, отрицательная обратная связь действует противоположным образом: стабильность системы лишь увеличивается.
Можно задаться вопросом, каковы возможные преимущества обратной связи в усилителях, учитывая такие раздражающие её проявления как «воющий» звук звукоусилительной аппаратуры для выступлений. Если мы введём в схему усилителя положительную или регенеративную обратную связь, то будет создана тенденция генерирования и поддержания колебаний, частота которых определяется значениями компонентов, осуществляющих подачу сигнала обратной связи с выхода на вход. Это один из способов сделать генератор, схему для получения переменного тока от источника постоянного тока. Генераторы чрезвычайно полезные схемы, и поэтому обратная связь может иметь определённое практическое применение.
Многие из нас сталкивались с примером обратной связи, который происходит при работе набора звукоусилительной аппаратуры для выступлений: когда оратор держит микрофон слишком близко к динамикам возникает высокий «воющий» звук, что связано с тем, что аудио усилитель воспринимает и усиливает свой собственный шум. Данное явление пример положительной или регенеративной обратной связи, поскольку любой звук, поступающий в микрофон усиливается и превращается в ещё более громкий звук громкоговорителя и таким образом возникает петля обратной связи, в которой вибрация поддерживает сама себя, увеличиваясь всё больше и больше, в результате чего возникает шум с постоянно растущей громкостью, до тех пор пока система не входит в состояние «насыщения» и не может более усиливать звук.
Положительная обратная связи, представляет собой такой тип, при котором изменение выходного сигнала системы приводит к такому изменению входного сигнала, которое способствует дальнейшему отклонению выходного сигнала от первоначального значения, а в случае отрицательной обратной связи происходит полностью обратный процесс.
Комментариев нет:
Отправить комментарий