Значительно реже используются положительные обратные связи, позволяющие повышать усиление, обострять частотные характеристики избирательных усилителей, поскольку положительная обратная связь оказывает дестабилизирующее влияние.

Вход г--*-I ЙН-

Выход

1 br=:J 1

LJ-lf

Рис. 10-12. Структурные схемы усилителей с обратной связью.

а, б - с одной петлей: в, г - с несколькими петлями; д - избирательного ДС-усилителя.

Примеры структурных схем усилителей с обратной связью приведены на рис. 10-12. Различают схемы с одной (рис. 0-12, а, б) и несколькими (рис. 10-12, е, г) петлями обратной связи. Охват отрицательной обратной связью каскадов, в которых осуществляются регулировки усиления или частотной характеристики (рис. 10-12, г), как правило, не применяется, ибо это приводит к ослаблению эффективности регулировок. Для понижения выходного сопротивления усилителя и нелинейных искажений, основным источником которых обычно бывает оконечный каскад, применяют отрицательную обратную связь, охватывающую один нли два последних каскада (рис. 10-12, а). При охвате глубокой обратной связью более двух каскадов может существенно ухудшиться устойчивость усилителя и требоваться коррекция фазовой характеристики. Сохранение высокой устойчивости облегчается при уменьшении глубины обратной связи в петле, охватывающей весь усилитель (рис. 10-12,6), и введении местных обратных связей в отдельных каскадах (рис. 10-12, е). При этом петлю А -обратной связи на рис. 10-12, в называют главной.

На рис. 10-12,5 представлена структурная схема избирательного усилителя, частотная характеристика которого формируется цепью частотно-зависимой отрицательной обратной связи 1. Эта цепь построена так, что на некоторой частоте /о ее коэффициент передачи обращается в нуль и усиление в прямом канале возрастает до максимального значения. Добавление к этой схеме второй петли частотно-независимой положительной обратной связи 2 позволяет превратить усилитель в генератор синусоидальных колебаний частоты fo- Применение подобного типа обратных связей лежит в основе из-бирательных /?С-усилителей и iC-генерато-ров синусоидальных колебаний, которые представляют большой интерес для низкочастотной и инфранизкочастотной техники, где создание аналогичных LC-систем затруднено.

На рис. 10-13 приведены структурные схемы некоторых специальных типов усилителей.

Усилитель постоянного тока с промежуточным преобразованием медленно изменяющихся сигналов в переменное напряжение (рис. 10-13, а) применяется для усиления особо слабых сигналов (менее 10-20 мв), когда обычные усилители постоянного тока

Вход SS- я

I

Вход

Выход -0

Выход ВФ -0

Рис. 10-13. Структурные схемы усилителей специальных типов.

а - усилитель постоянного тока с промежуточным преобразованием в переменный; б - усилитель среднего значения; е - фазочувствитель-ный усилитель.

из-за присущего им дрейфа нуля (см. стр. 521) становятся малопригодными. В таком устройстве собственно усилителем является обычный усилитель переменного напряжения У, который для повышения помехоустойчивости может быть сделан избирательным с узкой полосой пропускания. На входе усилителя ставится прерыватель П (электромагнитный вибратор или специальная транзисторная схема, см. стр. 523), возбуждаемый от вспомогательного генератора Г. На выходе усилителя переменное напряжение при необходимости может быть

снова преобразовано в постоянный ток при помощи выпрямляющего устройства В, в качестве которого применяют обычный диодный выпрямитель, фазочувствительный детектор или синхронный прерыватель (по-еледние две схемы позволяют сохранять полярность выходного сигнала в соответствии с полярностью входного сигнала).

Усилитель среднего значения (рис. 10-13,6) Отличается наличием на его выходе выпрямителя, посылающего в цепь нагрузки постоянный ток, пропорциональный среднему значению усиливаемого сигала. В качестве такого выпрямителя в устройствах автоматики часто используется* непосредственно выходной двухтактный каскад усилителя с лампами или транзисторами, работающими в режиме В или в режиме переключения.

Фазочувствительный усилитель имеет аналогичную структурную схему (рис. 10-13, е), но схема выпрямителя ВФ предусматривает фазочувствительное выпрямление выходного сигнала, так что направление тока в цепи нагрузки изменяется при перевороте фазы входного сигнала. Датчиком входного сигнала Д в системах с фазо-чувствительными усилителями является пас-Еивная цепь (вращающийся трансформатор, иостовая схема), получающая питание от того же источника переменного тока Г, который является опорным источником фазо-чувствительного выпрямителя (выходного каскада).

10-3. ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЕ УСИЛИТЕЛИ

Ламповый усилитель с резистивно-емкостной {RC) связью

Усилитель по схеме, приведенной на рис. 10-14, применяется главным образом для усиления переменного напряжения низ-кон частоты (от 10-20 гц до 300- 500 кгц). Он прост в налаживании, допускает сравнительно точный предварительный расчет больщинства качественных показателей; от прочих ламповых усилителей отличается низкой стоимостью. Обладает высоким входным сопротивлением (порядка 1 Мом) и входной емкостью 10-100 пф. Выходное сопротивление в зависимостн от коэффициента усиления и верхней граничной частоты составляет от нескольких килоом до 0,5-1 Мом при выходной емкости порядка 10 пф. Наибольшее усиление по напряжению и наиболее широкая полоса усиливаемых частот достигаются при использовании пентода (рис. 10-14,6). Максимальная амплитуда выходного напряжения при соответствующем выборе режима лампы может составлять до 7з напряжения источника питания анодной цепи. Один каскад усиления с резистивно-емкостной связью изменяет полярность усиливаемых сигналов.

Эквивалентные схемы каскада, учитывающие только основные сигнальные цепи, приведены на рис. 10-15. Схему с генератором напряжения (рис. 10-15, а) чаще применяют для анализа триодного усилителя, а с ге-

нератором тока (рис. 10-15, б) - пентодного усилителя. Поскольку существует однозначная связь между параметрами эквивалентных генераторов напряжения и тока-

(10-26)

всегда возможен переход от одной схемы к другой. Емкости Свх, Спр и Свых представляют собой входную, проходную и выходную емкости лампы в сумме с шунтирующими их монтажными емкостями. Емкость

-0->-1а

±

> I i-i

<3+£а

Рис. 10-14. Принципиальная схема усилителей с резистивно-емкостной связью на триоде (о) и на пентоде (б).

цепи нагрузки Сн в многокаскадных усилителях является входной емкостью следующего каскада. Как правило, выбирается Ср > Сн, причем без сколько-нибудь заметной ошибки емкость Сн можно перенести параллельно емкости Сых и учитывать соответствующим увеличением значения Свых, что упрощает некоторые расчетные соотношения.

Область средних частот характеризуется превебрежимым влиянием всех емкостей. При этом эквивалентные схемы обретают вид (рис. ГО-15,6, е) и позволяют просто определить номинальный коэффициент усиления по напряжению:

Rh.3

Rii.a

=S/?s, (10-27)

lie,:

ФТ П if* *

иеых

dl e)

Рис. 10-15. Эквивалентные схемы каскада с резистивно-емкостной связью.

а, б - широкополосные; в, г - для области средних частот; д - для области низших частот; е - для области высших частот.

где Rm.b - эквивалентное сопротивление нагрузки (RmWRa, знак И означает параллельное соединение);

Rb=Ri II Ra II /?н-

(10-28)

Часто бывает, что Rm Ra, Ri R, тогда

Rb b~Ra-

Для учета изменения полярности выходного сигнала сравнительно со входным, величине Ко иногда приписывают знак минус.

В области HU3UIUX частот, учитывая влияние емкости разделительного конденсатора Ср (рис. 10-15,6), получим комплексный коэффициент усиления по напряжению

(10-29)

и его модуль Кп = -

/ШТн

(10-30)

Тн = Ср i?H4

RaRi

Ra + Rl

(10-31)

- низкочастотная постоянная времени. Для пентодного усилителя с Ri > Ra

Тн.пент Ср(/?н + /?а). (10-31а)

Во всяком случае

(10-316)

чем часто руководствуются при выборе необходимой емкости разделительного конденсатора по заданному значению нижней граничной круговой частоты Шн и коэффициента частотных искажений M:

(10-32)

Граничные частоты часто отсчитывают на уровне 0,7 от максимума (или -3 дб). При этом Ми= i/ 2 и нижняя граничная частота составляет

нО,7- - .

а вместо (10-32) получается Ср > \ .

(10-33)

(10-32а)

Область низших частот характеризуется тем, что на коэффициент усиления могут существенно влиять также вспомогательные цепи, с конденсаторами большой емкости: цепь автоматического смеш,ения RkCk и развязывающие ячейки в анодной цепи (Ri .вСф.е) и в цепи экранирующей сетки пентода (RsCa) (рис. 10-14). Недостаточная емкость конденсаторов Ск и Сэ снижает усиление на низших частотах, а недостаточная емкость конденсатора Сф.а поднимает усиление. Для предотвращения этих влия-