разность определяют по формуле

/?г + Zbx.c

/?г + г. • (65)

Аналогично, для усилителя с параллельной связью

Gr + Гвх.с

Gr + Ko

(66)

где Gr= 1 ?г - внутренняя проводимость источника сигнала.

Формулы (65) и (66), определяющие возвратную разность для зажимов источника э. д. с. (источника тока), назовем формулами для полной цепи. Формулы (55) и (56), определяющие возвратную разность для входных зажимов усилителя, назовем формулами для укороченной цепи.

В дальнейшем будем рассматривать только формулы для укороченной цепи, поскольку в усилителях с глубокой ООС практически имеет место режим заданного входного сигнала.

ГЛАВА ТРЕТЬЯ РАСЧЕТ НЕКОТОРЫХ СХЕМ

15. О РАЗДЕЛЕНИИ СХЕМЫ НА ЭЛЕМЕНТЫ /С и рс

С точки зрения теории линейных электрических цепей не представляет ни малейших принципиальных затруднений получение формулы, которая непосредственно выражала бы коэффициент передачи усилителя с учетом влияния всех цепей обратной связи, имеющихся в схеме. Тем не менее представление схемы усилителя в виде соединения двух однонаправленных элементов с передачами /С и Рс остается желательным и полезным по следующим причинам:

1. Оно дает возможность вычислить петлевое усиление рсК или возвратную разность F рассматриваемой цепи, т. е. в конечном счете оценить степень влияния обратной связи на стабильность передачи, величину нелинейных искажений, на величину входного и выходного сопротивлений усилителя.

2. Располагая формулой, которая в явном виде выражает передачу рс через величины элементов схемы усилителя, конструктору легче решить задачу выбора блок-схемы всего усилителя с ООС, произвести ее ориентировочный расчет и в дальнейшем скорректировать величины элементов цепи ОС для получения заданного усиления.

3. Раздельное определение передач рс и /С вместо передачи Кс равносильно замене одной системы линейных уравнений, описывающих эквивалентную схему усилителя, двумя системами, каждая из которых содержит меньше неизвестных, чем общая.

Например, решение системы из четырех уравнений с четырьмя неизвестными заменяйся решением двух систем с двумя неизвестными. Экономия времени и облегчение расчета очевидны.

Итак, в силу той или иной причины мы решили представить реальную эквивалентную схему усилителя в виде соединения двух однонаправленных элементов К и рс.

Очевидно, для вычисления передач этих элементов необходимо располагать эквивалентными схемами цепей Рс и К.

Здесь уместно подчеркнуть одну тонкость. Элементы Рс и /С в блок-схеме усилителя на рис. 12 являются однонаправленными. Но передачи Рс и /С мы хотим вычислить как передачи (в интересующем нас направлении) двух соответствующих цепей из обычных (одно- и двунаправленных элементов).

Как же получить расчетные схемы элементов Рс и /С, располагая схемой усилителя? Анализ показывает, что это может быть сделано двумя способами.

По первому способу надо предположить, что вход усилительного элемента К совпадает со входными зажимами усилительного прибора (транзистора). Но тогда при вычислении передачи Рс потребуется учесть входное сопротивление усилительного нрибора как нагрузку цепи обратной связи, а при вычислении передачи усилителя в формулу (49) надо будет ввести дополнительный множитель вх, учитывающий распределение входного сигнала усилителя между входными сопротивлениями элементов рс и К.

к ъ

Лс = вх 1„рл: •

Все это усложняет расчет по первому способу и делает его малонаглядным.

По второму способу надо предположить, что входные зажимы усилительного элемента К совпадают с входными зажимами усилителя, но входное сопротивление усилительного элемента /С считать равным величине входного сопротивления усилителя, вычисленной в предположении, что сигнал обратной связи в элементах цепи обратной связи отсутствует.

Иными словами, входное сопротивление элемента К надо считать равным величине Zo (входную проводимость - величине Уо), подробно рассмотренным в § 13. В этом случае передача цепи обратной связи вычисляется без учета величины входного сопротивления усилительного элемента, а передача усилителя с цепью ОС - непосредственно по формуле (49) (множитель вх вводить не требуется).

Однако учет влияния элементов цепи ОС на величину передачи К на этом не кончается. Сопротивление или проводимость цепи обратной связи должно быть сохранено не только во входной цепи усилительного элемента, но также и в выходной. Например, при расчете передачи К схемы на рис. 14,а следует параллельно нагрузке включить цепь (/?с+/?т), а в случае схемы на

рис! 14,6 -сопротивление /?с+[/?3i/?ti(1-cti)].

При расчете передачи К схемы на рис. 14,г следует сохранить в цепи эмиттера транзистора Гг сопротивление Яч\\{Яо.-\-Ят\) Иными словами, схема элемента К должна быть такой, чтобы ее выходное сопротивление было равно выходному сопротивлению Zbux (или выходной проводимости Увых) усилителя без обратной связи. Величины Zbhx и Увых и мстодика их определения были рассмотрены в § 13.

В дальнейшем мы будем применять исключительно второй способ разделения схемы на элементы К и Рс

Заметим, что, пренебрегая прямой передачей сигнала по цепи Рс мы вносим в результате расчета определенную погрешность. Но в подавляющем большинстве случаев прямая передача а пе-

редача по цепи рс со входа усилителя на его выход много меньше, чем единица. Поэтому погрешность обычно не превышает десятых долей процента.

16. ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНАЯ СВЯЗЬ ПО ТОКУ

Рассмотрим механизм обратной связи в схеме усилителя на рис. 17,а. Переменная составляющая тока базы транзистора создает в Рд раз больший ток в коллекторном переходе. Этот ток

замыкается по цепи коллекторный переход - эмиттерный переход - сопротивление Яэ - эквивалентное сопротивление нагрузки /?н, образованное параллельным соединением Rk и и /?н. На сопротивлении Rb ток коллектора создает падение напряжения, которое в этой схеме играет роль напряжения обратной связи.

Если мысленно закоротить эквивалентное сопротивление нагрузки Rn (рис. 17,6), то выходное напряжение каскада обратится в нуль. Но напряжение обратной связи в нуль не обратится, потому что не обращается в нуль выходной ток каскада.

Если же мысленно увеличить эквивалентное сопротивление нагрузки транзистора до бесконечно большой величины, то переменная составляющая тока коллектора обратится в нуль. То же произойдет и с напряжением обратной связи. Следова-"«." тельно, имеем связь по току.

\Ь1 b-I Сопротивление э, на котором

- - л л. возникает напряжение обратной связи, включено по отношению ко входным зажимам усилителя последовательно со входом усилительного элемента, т. е. имеем последовательную связь.

Для суждения о характере обратной связи (положительная или отрицательная) достаточно учесть, что напрял<ение на сопротивлении совпадает по фазе со входным напряжением усилителя Ui. А по отношению ко входным зажимам усилительного элемента это же напряжение находится в противофазе по сравнению с напряжением Ui, т. е. обратная связь является отрицательной. Итак, в рассматриваемой схеме существует последовательная ООС по току.

Рис. 17. Усилитель с последовательной ООС по току. а - принципиальная схема; б - эквивалентная схема; в -эквивалентная схема элемента К