Рис. 10.22. Многокаскадный усилитель с кольцами обратной связи

лительного прибора и схемы его включения), либо коэффициента передачи (с одновременным увеличением числа каскадов для получения необходимого обнгего усиления) ОС этой группы подробно рассмотрены в [5]. Там же даны расчетные формулы, позволяюи].ие определить допустимое усиление на каскад в различных вариантах резонансных усилителей, исходя из того, что внутренняя паразитная ОС изменяет усиление не более чем на 10%.

Внешние паразитные ОС

Качество экранирования каскадов и других цепей усилителя друг от друга так же, как и внутренние паразитные ОС, определяю устойчивость работы усилителя. В собранном усилителе трудно бывает определить, за счет каких паразитных ОС - внутренних или внешних - он работает неустойчиво, с искажениями Поэтому прежде чем приступить к проектированию экранов и фильтров, необходимо сделать проверочный расчет допустимого усиления по напряжению и убедиться в том, что рабочий коэффициент усиления всех каскадов ниже допустимого.

Оценка необходимой эффективности экранирования

В многокаскадных усилителях имеется много каналов, по которым напряжение из точек с большим уровнем может передаваться в точки с меньшим уровнем. Каждое из показанных на рис. 10.22 колец ОС, состоящих из усилительных каскадов 1 ... 4 с коэффициентами усиления Кг, К2, К12, К123. - ...,К и цепей ОС, передаюигих на вход этих каскадов части Pj, ... Pi2. PiM, Р выходного напряжения, соответствует функциональной схеме рис. 10.21 и уравнению (10.18). Так как действие внутренней ОС неизбежно, то при расчете усилителя допускается 10%-иое изменение коэффициента усиления. Внешние паразитные ОС не являются неизбежными. Усложнением конструкции усилителя они мо--гут быть снижены до любого уровня.

гркдами, определяющая влияние выходных цепей каскада на входные Это влияние характеризуется проводимостью ОС или коэффициентом ОС hi2, имеющими различные величины для различных усилительных приборов и схем их включения. В УНЧ и ВУС на биполярных транзисторах, включаемых по схеме ОЭ, влияние этого вида связи сводится к некоторому увеличению входной проводимости незначительному по сравнению с большой основной входной проводимостью прибора. В ВУС на полевых транзисторах и вакуумных триодах ОС через Yi-i значительно больше, так как собственная входная проводимость этих приборов мала. Для умен1>шсния проводимости К12 часто применяют каскодное включение транзисторов или экранированные лампы.

В эмиттерных, истоковых и катодных повторителях внутренняя паразитная ОС действует одновременно с отрицательной ОС, являющейся основой принципа работы этих усилителей. При неудачном выборе типа усилительного прибора, нагрузки и предохранительного резистора повторитель может самовозбудиться или изменить параметры [5].

В резонансных усилителях ВЧ и ПЧ роль связей через проводимость велика. Чем больше коэффициент усиления каскада по напряжению, тем большая разность потенциалов прикладывается к проводимости Ki2, тем сильнее выходные цепи влияют на входные и тем меньше устойчивость усилителя. Повысить устойчивость можно уменьшением либо проводимости Ki2 (что связано с выбором уси-

iPmax 1 = 0,01/1 К 1. (10.19)

Из этого соотношения находим, во сколькс раз любая фильтрующая цепь или между каскадный экран должен ослаблять напряжение ИП:

5Ф = 5 > ШК (10.20)

Значения ЭФ и Э должны быть прямо пропорциональны коэффициенту усиления по напряжению. Чем большее усиление имеется между какими-либо точками усилителя, тем лучше следует экранировать эти точки друг от друга.

Максимальное усиление получается между последними и первым каскада.ч5И, в частностя между выходной и входной цепями. Между этими частями усилителя и нужно добиваться наилучшего экранирования

Паразитная обратная связь по цепям питания и управления

Причиной этой ОС является наличие полного выходного сопротивления источника питания вместе с соединительными проводами (общ) Это сопротивление является общим для всех каскадов, подключенных к источнику питания На рис. 10.23 показана зависимость сопротивления Z от частоты, рассчитанная для активного сопротивления выпрямителя 300 Ом (вместе с фильтром), емкости выходного конденсатора фильтра 10 и 100 мкФ и индуктивности соединительного провода 0,1 мкГ.

На низших частотах полное сопротивление выпримителя близко к 300 Ом и на него почти не влияет увеличение емкости фильтра и введение развязывающих ячеек. Большое полное выходное сопротивление

ZOO 100

0,2 0,1

10 10 10 /о* /010 v,ri

Рис. 10.23. Изменение полного выходного сопротивления источника питания

2общ приводит К большой паразитной ОС на низших частотах, которая проявляется в виде искажения частотной характеристики усилителя или его самовозбуждения на частотах около нескольких герц. Очевидно, что это пр.оявление будет тем резче, чем больше коэффициент усиления на низших частотах Поэтому основным методом борьбы с самовозбуждением усилителя на очень низких частотах является максимально возможное снижение усиления на этих частотах. При расчете усилителя не следует задаваться излишне малым значением нижней граничной частоты и нельзя считать достижением получение величины Vh ниже требуемой. Наоборот, параметры усилителя следует выбирать так чтобы усиление на частотах ниже Vh падало как можно круче. Очевидно, что любые меры по снижению внутреннего сопр,отивления источника питания постоянному току: уменьшение сопротивления резисторов или дросселей фильтра, применение диодов с малым внутренним сопротивлением, электронная стабилизация выходного напряжения выпрямителя - ведут к ослаблению ОС. Примерно 5-кратное уменьшение глубины ОС на низших частотах и в усилителях постоянного тока можно получить, применяя двухтактные усилительные каскады Наиболее эффективным способом подавления паразитной ОС на низ-.

Желательно только, чтобы в наихудшем случае их совместное влияние было меньше влияния внутренних связей. Это позволяет считать допустимым 1%-ное изменение усиления, вызываемое любой из внешних ОС.

Введя этот допуск в (10.18), получим 1 ±1 P/CI = 1 ± 0,01.

Отсюда максимально допустимое значение коэффициента передачи по каждой из цепей паразитной OG будет равно

Рис. 10.24. Включение развязывающих ячеек между каскадами с усилительными приборами УП

/< детешору

ших частотах является питание усилителя от двух отдельных источников с подключением к одному из них первых, а к другому - последних каскадов. К этому способу приходится прибегать в многокаскадных усилителях с очень большим усилением и низкой граничной частотой.

Транзисторные усилители часто питаются от химических источников тока различных типов, особенностью которых является увеличение внутреннего сопротивления по мере использования их и с течением времени, из-за чего паразитная ОС в усилителе увеличивается с течением времени. При свежих батареях усилитель работает нормально. Потом происходит постепенное изменение частотной характеристики, заканчивающееся генерацией тех усилителей, у которых ОС положительна. В таких усилителях несложно применить отяельные источники питания для первых каскадов и в ответственных случаях обеспечить периодическую проверку состояния батарей. Самовозбуждение двухкаскадных усилителей НЧ и постоянного тока из-за большого 2о5щ не происходит, так как у них действует только отрицательная ОС. С нею часто мирятся, чтобы не усложнять систему питания, добиваясь только получения заданной частотной характеристики в области низших частот.

С повышением частоты выходное сопротивление источника питания общ (рис. 10.23) растет за счет ин-

дуктивности соединительных проводов. В многокаскадных резонансных усилителях ВЧ и ПЧ подавление паразитных ОС по всем цепям питания имеет первостепенное значение. Для этого в каждую шину питания, идущую вдоль псего усилителя, включаются последовательно (рис. 10.24) резисторы или дроссели Zpi, 2р-з..... Zpn, которые

вместе с конденсаторами (Грь Сра, ...

Срд составляют развязывающие ячейки Ими разделены все каскады, и чем дальше они отстоят друг от друга по схеме, тем больше развязка между ними. Через развязывающие элементы Zpj, .... 2рп протекает постоянная составляющая тока УП. Если применить резисторы, то их сопротивления определяются допускаемым падением напряжения питания и допускаемой мощ ностью рассеивания. Постоянный ток, протекающий через Zp, уменьшается по мере удаления от точки подключения Ецит- В результате может оказаться удобным применение резисторов только в первых ячейках фильтра, с заменой их дросселями в последующих.

Последнее сопротивление фильтра Zpn не .участвует в ослаблении связи между последним и всеми предыдущими каскадами. Оно служит для предохранения усилителя от внешних наводок, поступающих по проводам питания. Через это сопротивление протекает суммарный ток всех каскадов. Чтобы избежать бесполезной потери £пит. в качестве этого сопротивления обычно применяют дроссель.

В двухкаскадных усилителях допускается параллельное включение РЯ, что нерационально для большого числа каскадов [4 и 51. Поэтому при конструировании многокаскадных усилителей на ИС приходится вводить внешнюю фильтрующую цепь (рис. 10.24) несмотря на то, что в ИС есть свои РЯ.

Кроме показанной на рис. 10.24 схемы межкаскадной связи, известен ряд других схем. Использование любой из таких схем почти не отражается на действии и расчете фильтров в цепях питания.

В ламповых усилителях с большим усилением, работающих на частотах выше 10 МГц, приходится