|
| |
|
Главная Журналы Эта формула показывает, что при отрипательно?! обратной связи усиление уменьшается в раз. Величина, показывающая, во сколько раз сншкается усиление усилителя при введении отрицательно!"! обратной связи, называется глубиной обратной связи. Иными словами, глубину обратной связи характеризует отнопшние: = 1+ Р- Так, например, если это отношение равно двум, то это значит, что введение обратной связи уменьшает усиление каскада вдвое. Но при введении отрицательной обратной связи: 1) нелинейные искажения усилительного устройства также уменьшаются в {i-\-K) раз; 2) частотные искажения также уменьшаются во столько же раз, во сколько снижается усиление; 3) изменяется входное сопротивление схемы; при последовательной обратной связи входное сопротивление возрастает в [iArK) раз, при параллельной обратной связи входное сопротивление уменьшается - оно образуется, как параллелыше соединение входного сопротивления усилителя без обратной связи и входного сопротивления цепи связи, уменьшенного в {\К) раз; 4) изменяется выходное сопротивление; при использовании связи по напряжению выходное сопротивление уменьшается; если иснользуется связь но току, то выходное сопротивление возрастает. Уменыпение выходного сопротивления приводит к тому, что выходное напряжение мало зависит от изменения нагрузочного сопротивления л тем самым стабилизируется усиление по напряжению. Последовательная обратная связь стабилизирует усиление но току. Применение отрицательной обратной связи в усилителях низкой частоты значительно улучшает качественные показатели работы усилителя. Не говоря о важности сни-нгения нелинейных и частотных искажений, остановимся на вопросе использования обратной связи но напряжению для некоторых практических целей. Так, для хорошей работы громкоговорителей очень важно поддерживать постоянным напряжение на зажимах звуковой катушки, т. е. усилительный каскад должен работать в режиме постоянства напряжения- Как известно,  Рис. 1Х-4. Цепь обратной связи по напряжению в оконечном и предоконечном каскадах сопротивление звуковой катушки громкоговорителя зависит от частоты, а изменение сопротивления звуковой катушки на различных звуковых частотах не должно приводить к изменению выходного напряжения усилительного каскада, так как напряжение на звуковой катушке громкоговорителя не должно изменяться. Это достигается применением отрицательной обратной связи но напряжению. Действительно, в этом случае значительно уменьшается внутреннее сопротивление ламны, что и приводит к постоянству выходного напряжения, так как чем меньше сопротивление источника тока по сравнению с сопротивлением нагрузки, тем меньше колебания выходного напряжения будут при изменениях величины нагрузки. Если сопротивление источника очень мало, т. е. стремится к нулю, то выходное напряжение будет строго постоянным, несмотря на изменение нагрузки. Для этого случая работы оконечного каскада на нагрузку, сопротивление которой зависит от частоты (громкоговоритель), не применяют схему обратной связи но току, так как при этом внутреннее сопротивление лампы значительно увеличивается и возникают частотные искажения. Отрицательная обратная связь широко иснользуется в усилителях в целях коррекции частотной характеристики, о чем подробно см. в главе ХП. Обратной связью охватывают целиком многокаскадный усилитель или часть каскадов. Широкое расиространение получила схема обратной связп но напряжению в оконечных и предоконечных каскадах (рис. 1Х-4). Напряжение выхода усилителя C/gx делится делителе.м, состоящим из сопротивлений Ri и 2- Напряжение, подаваемое на вход усилителя, в противофазе и о с представляет собой часть выходного напряжения, которая падает на сопротивлении R. Для того Чтобы в предоконечном каскаде не создавалась обратная связь по току, сопротивление R выбирают значительно Меньшей величилы, чем сопротивление смещения Лм-Глубина связи регулируется величиной сопротивления R. в промытленной аппаратуре используется глубокая обратная связь (от 2 до 9 дб). Однако с увеличением глубины связи усилитель становится в большей степени склонным к самовозбуждению. Причиной понижения стабильности является неудовлетворительная фазовая характеристика каскадов усилителя, охваченных глубокой обратной связью. Каскады, содержаш,ие трансфор.маторы и конденсаторы (оконечный и предоконечный), наиболее склонны к самовозбун{дению на высоких частотах главным образом из-за индуктивности рассеяния в выходном трансфор.ма-торе. § 3. САМОВОЗБУЖДЕНИЕ МНОГОКАСКАДНЫХ УСИЛИТЕЛЕЙ Самовозбуждением, или генерацией, усилителя называется такой колебательный процесс, при котором усилитель развивает на выходе переменное напряжение при отсутствии подачи на вход переменного напряжения, подлежащего усилению. Такой колебательный режи.м становится воздюжным при возникновении положительной обратной связи в многокаскадном усилителе. Коэффициент усиления каскада, охваченного обратной связью, в общем случае равен: При положительной обратной связи при значении p/f =1 знаменатель дроби обращается в нуль, или isT стремится к бесконечности. Усилитель в этом случае становится генератором незатухающих колебаний, частота которых определяется параметрами схемы, а нормальная работа усилителя прекращается. Усилитель начинает работать как преобразователь постоянного тока, источником которого служит выпрямитель или батарея, в переменный; он сам генерирует переменный ток. Для усилителей возникновение генерации - явление крайне вредное и совершенно недопустимое, однако его используют для создания специальных устройств - высокочастотных ламповых генераторов, которые широко применяются в радиотехнике. К чему приводит возникновение генерации в усилителе низкой частоты? Генерация усилителя обнаруживается но характерному свисту или «бульканью», напоминающему работу твигателя внутреннего сгорания, нрослуптнваемому на выходе при отсутствии нодачи переменного напряжения на вход (клеммы входа замкнуты накоротко). Генерация возникает не только на высоких, но и на очень низких частотах (2-3 гц) или на очень высоких частотах - около нескольких десятков килогерц, т. е. выходящих за пределы звукового диапазона. Возникновение генерации на очень высоких частотах- от 40 кгц (килогерц) до 1 мггц (мегагерц) - наиболее частый случай при работе усилителей, охваченных обратной связью. Механизм возникновения такой генерации заключается в переходе отрицательной обратной связи в положительную из-за неудовлетворительной фазовой характеристики усилительных каскадов, охваченных обратной связью. Возникновение же фазовых сдвигов на высоких частотах объясняется наличием реактивных элементов (индуктивностей и емкостей) в усилителях, охваченных обратной связью. При достаточно больших фазовых сдвигах отрицательная обратная связь может перейти в положительную. Генерирование усилителя нежелательно еще и потому, что мощность переменного тока, развиваемая генерирующим усилителем, бывает значительно больше его номинальной неискаженной мощности и может привести к порче громкоговорителя (срыв звуковой катушки, разрыв диффузора), порче самого усилителя из-за возникающих перенапряжений и др. Ламповый генератор. Выше указывалось, что положительную обратную связь используют для создания специальных устротгств - ламповых высокочастотных генераторов, преобразующих энергию источника постоянного тока в колебания переменного тока высокой частоты. Рассмотрение работы лампового генератора дает возможность понять в дальнейшем возникновение паразитной генерации. Принциниальная схема лампового генератора с индуктивной связью показана на рис. IX-5. В его анодную цень включен колебательный контур. Вспомним, что если конденсатору сообщен некоторый запас энергии, то при замы- кании ключа (рис. IX-6) конденсатор начнет разряжаться через индуктивную катушку, через которую будет протекать электрический ток - ток разряда конденсатора. Из курса электротехники известно, что при разряде конденсатора через индуктивную катупЕКу его энергия переходит в энергию магнитного поля, которое создается током разряда. Но индуктивность иренятствует как --- увеличению, так и уменьшению тока в I--I электрической цени, поэтому, когда за- ряд конденсатора уменьшается, индуктивность будет стремиться поддерживать разрядный ток в том же нанравлении, и в результате конденсатор перезарядится. Энергия магнитного ноля катушки преобразуется в .энергию электрического заряда конденсатора. После перезаряда конденсатор вновь будет разряжаться через индуктивную катушку и снова  Рис. IX о. Прнпци-пиальиаи счема jiaM-пового генератора с индуктивной связью   Рис. 1X-G. Колебате1ьный контур перезаря;каться, т. е. будет иметь такой но знаку заряд, как и в первом случае, и т. д. Таким образом, в контуре будет протекать переменный ток, но каждое следующее колебание тока меньше преды- yjjiero по амплитуде, так как часть энергии теряется на нагрев элементов и проводов схемы. Следовательно, в колебательном контуре происходят затухающие колебания тока. Частота колебаний определяется формулой: /=-7=-- .др 1 индуктивность в генри, а С - емкость в фарадах. Возвратимся к рис. IX-5. В цень сетки ла.мпы включена катушка Ь,., которая охватывается магнитным нотоко.м катушки L. При включении источника питания анодной цепи (замыкание ключа К) возникает импульс анодного тока, и в контуре возникнут затухающие колебания, которые вызывают колебания магнитного ноля. Силовые магнитные линии пересекают витки катушки Z/„ и индуктируют в ней неременную э. д. с. с частотой колебаний в контуре. Индуктированная в катушке переменная э.д. с. действует между сеткой и катодом ламны и вызывает колебания анодного тока ламны. Переменная составляющая анодного тока, проходя через контур LC, создает на нем переменное напряжение. Фактически это есть усиленное лампой переменное напряжение управляющей сетки, так как контур для лампы представляет собой нагрузку. Переменная составляюгцая анодного тока имеет такую же частоту, как и частота резонанса контура, и будет подзаряжать конденсатор колебательного контура и тем самым поддерживать в нем начинающие затухать колебания. В свою очередь, поддержанные в контуре колебания изменяют напряжение на сетке, а последняя - анодный ток. В результате в контуре установятся незатухающие колебания переменного тока. Однако они могут возникать только при условии, если переменная составляющая анодного тока будет поддерживать колебания в контуре (при условии положительной обратной связи). Описанная подача обратно в контур собственных колебаний контура после усиления их лампой и есть обратная связь. Будет ли обратная связь уменьЕпать или увеличивать зату.хание колебаний в контуре, зависит от того, совпадут или не совпадут по фазе колебания на сетке с колебаниями в контуре, т. е. от правильности включения концов а и б катушки обратной связи. Правильность включения их обычно определяется чисто практически. Если колебания 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 [ 42 ] 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 |