Усилитель многоканальной системы передачи (стр. 4 из 6)
Последовательная отрицательная ОС увеличивает входное сопротивление, а параллельная уменьшает его. Тогда при глубокой ОС входное сопротивление окажется слишком большим или малым и, к тому же, зависящим от К.
При глубокой ОС входное и выходное сопротивления определяются только пассивными входной и выходной цепями и не зависят от параметров цепи усиления. Это свойство глубокой комбинированной ОС используются при построении усилителя для получения заданного входного и выходного сопротивлений.
На выбор структурной схемы влияют следующие факторы: структура цепи, в которой создается фазовый сдвиг (четное или нечетное число каскадов с общим эмиттером в цепи усиления); величина КF; необходимое значение F; простота и технологичность схемы усилителя.
Первый из указанных четырех факторов требует пояснения. Для обеспечения отрицательной обратной связи в петле ОС создается начальный фазовый сдвиг, равный 1800. Поворот фазы на 1800 можно делать в любой из цепей, входящих в петлю ОС. В цепи усиления начальный фазовый сдвиг создается за счет нечетного числа каскадов с общим эмиттером.
При повороте фазы по входной или выходной цепи следует обратить внимание на то, что цепи параллельной и последовательной ОС здесь разделены. Это приводит к необходимости согласовано изменять фазу сигнала для обоих видов ОС. Для параллельной ОС начальный фазовый сдвиг создается за счет встречного включения сопротивления в цепь ОС, а для последовательной ОС – за счет включения балансного сопротивления в эмиттерную цепь выходного транзистора. Такие схемы получили название схем с эмиттерной комбинированной ОС. Схемы с повтором фазы в цепи ОС в настоящие время не применяются.
 |
В схеме (рис.5.1) параллельная обратная связь создается за счет дополнительных обмоток m`, m`` входного и выходного трансформаторов. Последовательная ОС на входе создается с помощью R`б, а на выходе - за счет R``б. Поворота фазы в входной и выходной цепях не создается, начальный фазовый сдвиг обеспечивается в цепи усиления при нечетном числе каскадов с общим эмиттером. Отношение коэффициентов трансформации между обмоткой Ос и основной обмоткой m`/n` - m``/n`` рекомендуется выбирать равными – 0,1…0,5.
Формулы для расчета параметров приведены ниже. Значения R,,г и R,г используются для расчета элементов цепи ОС.
Для удобства расчета таких комбинированных схем параметры входных и выходных цепей в табл. № п.5.1 приведены отдельно в виде отношений k1/B1 и k2/B2.
Таблица № П.5.1
| Элемент | R`б | R`г | К1/В1 | К2/В2 |
| Формула | m`n` RвхF | m`( n`-m`) RвхF | n`-m` | (R`г+ R``г)/2 m`` R`г |
Параметры выбранных цепей должны удовлетворять следующему неравенству, гарантирующему реализуемость элементов цепи:
В0= (К1/В1)·( К2/В2)/КF£0.5; (5.4).
Сопротивления R``б и R``Г определяются по формулам для R`б и R`Г, в которых все величины отмечаются двумя штрихами, а RвхF заменяются на RвыхF.
Рассчитаем элементы с одним штрихом:
m` = 0,5·n` = 0,5· 0,91 = 0,456; R`б = 0,91· 0,456·150 = 62,5Ом;
R`Г = 0,456(0,91 - 0,456)·150 = 31,25 Ом; К1/В1 = 0,91 - 0,456 = 0,46;
К2/В2 = (31,25 + 150)/(2· 0,5· 31,25) = 5,8;…
Эти и значения параметров с двумя штрихами для удобства приведем в виде таблице:
Таблица № п.5.1.1
| Элемент | R`б | R`Г | m` | k1/B1 | k2/B2 | Проверка условия 4.5 |
| Формула для одного штриха | 62,5 | 31,25 | 0,46 | 0,46 | 5,8 | B0 = 0,044122 Þ B0 > 0,5 |
| Формула для двух штрихов | 187,5 | 150 | 0,5 |
5.2. Расчет элементов цепи обратной связи.
При выбранных входных и выходных цепях коэффициент усиления усилителя КF определяется величиной вносимого затухания цепи ОС a0 = 1/В0. Для расчета элементов цепи ОС достаточно знать В0, R`Г, R``Г и выбрать схему четырехполюсника этой цепи. В рабочем диапазоне Цепь ОС должна иметь постоянный коэффициент передачи с малой величиной неравномерности частотной характеристики. Поэтому для построение цепи ОС используется резисторы.
Рассчитаем затухание а0 = 1/0,0441 = 22,66438169, и зная R`Г = 31,25 Ом; R``Г = 150 Ом; выбираем цепь обратной связи, при следующих условиях: а0 > 10, R`Г соизмерим с R``Г.
 |
Произвольно разделим на две части для упрощения схемы и элементов продольных и поперечных ветвей. а0 = 22,66 = 5,7·4; Þ а1 = 5,7; а2 = 4;
Рассчитаем элементы R1, R2.
R1 = R3 = R`Г·R``Г [(a1 – 1)·( R`Г + R``Г)] = 31,25·150/((5,7-1)(150+31,25)) = 11,0851 Ом.
; Ом.Зная номинальные значения резисторов в цепи ОС, необходимо придать значения по ГОСТу, для этого приведем таблицу (процесс выбора резисторов и конденсаторов по ГОСТу описан выше в п.3.2):
Таблица №П.5.2.
| Резистор | Единицы измерения | Номинальное значение | ГОСТ | Номинальная мощность, Вт | По ГОСТу |
| R1 | Ом | 11,0851 | 10318-74 | 0,125 | 11 |
| R2 | Ом | 33,96683 | 10318-74 | 0,125 | 33 |
| R3 | Ом | 11,0851 | 10318-74 | 0,125 | 11 |
Кроме резисторов в цепи ОС приходится устанавливать дополнительные конденсаторы. Разделительные конденсаторы (Ср) необходимые для разделения цепей постоянного входа и выхода усилителя между собой и общим проводом. Конденсаторы (Са) позволяют сделать обход цепи ОС на частотах значительно, превосходящих верхнюю частоту рабочего диапазона fв - их называют конденсаторами высокочастотного обхода. Эти конденсаторы уменьшают фазу передачи по петле ОС и способствуют обеспечению глубокой ОС. Покажем полную схему четырехполюсника цепи ОС с разделительными и блокировочными конденсаторами.
Таким образом изобразим окончательный вид схемы отрицательной обратно связи
 |
6. Расчет и построение характеристик передачи по петле ОС.
6.1. Характеристики передачи по петле обратной связи.
Максимально допустимое значение глубины ОС Аmax(дБ) = 20lgFmax ограниченная условиями устойчивости. В соответствии с критерием Найквиста при проектировании усилителей пользуются достаточным условием, которое заключается в ограничении фазы передачи по петле ОС: argT(f) должен иметь меньше 1800 на тех частотах, где T ³ I.
Чтобы гарантировать устойчивость усилителя с учетом технологических разбросов параметров радиоэлементов, введены запасы устойчивости по модулю х дБ и по фазе j возвратного отношения. Условие устойчивости при этом определяется системой двух неравенств:
Если 20lgT + x > 0 дБ, то |argT + j| £ 1800.
Наибольшая глубина ОС достигается при формировании ЛАХ(f) и соответственно ФЧХ argT(f) по Боде.
В рабочем диапазоне частот, где ЛАХ = const, допустимый фазовый сдвиг определяется относительным запасом по фазе у = j/1800, который должен соблюдаться до той частоты, начиная с которой будет обеспечен запас устойчивости по Модулю. Поэтому на f > fв ФЧХ должна представлять собой линию постоянной фазы на уровне
argT(f)=-1800(1 - y) == const. Для минимально-фазовых цепей величина допустимого фазового сдвига однозначно определяет оптимальный наклон ЛАХ Т(f) идеального среза по Боде на f > fв, который составит в пределе –12(1 - у) 6 дБ/окт. Причем, линия постоянного наклона, продолжена в рабочий диапазон частот, достигает уровня АМАХ на частоте fв/2.