- •Кафедра радиотехники
- •Информация о дисциплине
- •1.2. Содержание дисциплины и виды учебной работы
- •1.2.2. Объём дисциплины и виды учебной работы
- •1.2.3. Перечень видов практических занятий и контроля
- •Раздел 6.
- •Раздел 7.
- •Тематический план дисциплины для студентов заочной формы обучения
- •2.4. Временной график изучения дисциплины при использовании информационно-коммуникационной технологии
- •2.5. Практический блок
- •2.5.1. Практические занятия
- •2.5.1.1 Практические занятия (очно-заочная форма обучения)
- •2.5.1.2 Практические занятия (заочная форма обучения)
- •2.5.2. Лабораторные работы
- •2.5.2.1 Лабораторные работы (очно-заочная форма обучения)
- •2.5.2.2 Лабораторные работы (заочная форма обучения)
- •2.6. Балльно-рейтинговая система оценки знаний
- •3. Информационные ресурсы дисциплины
- •Показатели и характеристики аналоговых электронных устройств
- •3.2.1.1.Основные определения и классификация аналоговых электронных устройств
- •3.2.1.2. Основные энергетические показатели усилителя и количественная оценка усиления
- •3.2.1.3. Искажения, вносимые усилителем
- •Частотные искажения
- •Фазочастотные искажения
- •3.2.1.5. Переходные искажения
- •3.2.1.6. Связь между переходной и частотной характеристиками
- •Нелинейные искажения
- •Методы количественной оценки нелинейных искажений
- •3.2.1.8. Помехи и шумы
- •Вопросы для самопроверки
- •3.2.2. Обратная связь и её влияние на показатели и характеристики аналоговых электронных устройств
- •3.2.2.1. Основные определения и классификация видов обратной связи
- •3.2.2.2. Эквивалентные параметры усилителя с обратной связью Обратная связь по напряжению последовательного типа
- •Обратная связь по току последовательного типа
- •Обратная связь по напряжению параллельного типа
- •Эквивалентное входное сопротивление усилителя с обратной связью Последовательное введение обратной связи
- •Вопросы для самопроверки
- •3.2.3. Транзисторный усилительный каскад
- •3.2.3.1. Постановка задачи и упрощающие предположения
- •3.2.3.2. Схемы включения транзистора и их обобщение.
- •3.2.3.3. Первичные параметры транзистора и методы расчёта технических показателей каскада для включения об, оэ, ок
- •Вопросы для самопроверки
- •3.2.4. Обеспечение и стабилизация режима работы транзисторов по постоянному току
- •3.2.4.1. Основные способы осуществления исходного режима транзистора
- •Дестабилизирующие факторы
- •3.2.4.2. Стабилизация исходного режима
- •Коллекторная стабилизация
- •Эмиттерная стабилизация
- •Вопросы для самопроверки
- •3.2.5. Каскады предварительного усиления
- •3.2.5.1. Резистивный каскад оэ
- •Выбор исходного режима
- •Вопросы для самопроверки
- •3.2.6. Оконечные усилительные каскады
- •3.2.6.1. Работа транзистора при больших уровнях сигнала Построение динамических характеристик
- •Выходная динамическая характеристика
- •Входная динамическая характеристика
- •Проходная и сквозная динамические характеристики
- •Режимы работы транзистора
- •3.2.6.3. Двухтактные оконечные каскады
- •Двухтактный каскад усиления в режиме «а»
- •3.2.6.4. Схемы двухтактных оконечных каскадов и их свойства
- •Двухтактные каскады с параллельным питанием
- •Двухтактные каскады с последовательным питанием
- •Вопросы для самопроверки
- •Операционные усилители
- •Вопросы для самопроверки
- •3.2.8. Устройства регулировки усиления, перемножения и деления сигналов Регуляторы усиления
- •Плавная регулировка усиления
- •Ступенчатые регуляторы
- •Устройства перемножения и деления сигналов
- •Вопросы для самопроверки
- •3.2.9. Усилители высокой чувствительности
- •Вопросы для самопроверки
- •3.2.10. Активные rc–фильтры
- •Звенья фнч и фвч первого порядка
- •Вопросы для самопроверки
- •Заключение
- •3.3. Глоссарий (краткий словарь терминов)
- •3.4. Методические указания к выполнению лабораторных работ общие указания
- •Охрана труда и техника безопасности
- •Работа 1 исследование свойств отрицательной обратной связи
- •I. Цель работы
- •II. Основные теоретические положения
- •III. Описание лабораторной установки
- •IV. Порядок выполнения работы
- •V. Содержание отчёта
- •III. Описание лабораторной установки
- •IV. Порядок выполнения работы
- •V. Содержание отчёта
- •III. Описание лабораторной установки
- •IV. Порядок выполнения работы
- •V.Содержание отчёта
- •Работа 4 исследование оконечного каскада при работе транзисторов в режиме «а»
- •I. Цель работы
- •II. Основные теоретические положения
- •III. Описание лабораторной установки
- •IV. Порядок выполнения работы
- •V. Содержание отчёта
- •III. Порядок выполнения работы
- •IV. Содержание отчёта
- •3.5. Методические указания к проведению практических занятий
- •Практическое занятие № 1
- •Расчёт делителя в цепи базы транзистора Каскады предварительного усиления представляют собой обычно резис-тивный каскад оэ или ок с эмиттерной стабилизацией исходного режима ра-боты транзистора.
- •Для каскада ок, схема которого изображена на рис. 2:
- •Практическое занятие № 2 Расчёт элементов низкочастотной и высокочастотной коррекции частотных характеристик каскада
- •Практическое занятие № 3 Расчёт транзисторов оконечного каскада по выходной и входной цепям
- •4. Блок контроля освоения дисциплины Общие указания
- •4.1. Задание на контрольную работу и методические указания к её выполнению.
- •Методические указания к выполнению контрольной работы
- •Содержание расчётов
- •4.2. Задание на курсовой проект и методические указания по его выполнению
- •Задачи проектирования и порядок выполнения курсового проекта
- •4.2.2. Варианты заданий в зависимости от функционального назначения рассчитываемые усилите-ли делятся на основные четыре группы.
- •4.2.3. Выбор технических решений
- •4.2.3.1. Оконечный каскад
- •4.2.3.2. Выбор типа оконечных транзисторов
- •4.2.3.3. Энергетический расчёт режима оконечного каскада
- •Расчёт по выходной цепи и далее был выполнен в контрольной работе (раздел 4.1, пункты 1…15).
- •4.2.3.4. Расчёт коэффициента гармоник оконечного каскада
- •4.2.3.5. Предоконечный каскад
- •4.2.3.6. Блок предварительного усиления
- •Резистивные каскады оэ и ок
- •Каскад ои на полевом (униполярном) транзисторе
- •Дифференциальный каскад
- •4.2.3.7. Входные цепи
- •4.2.4. Построение схем и расчёт цепей общей отрицательной обратной связи
- •4.2.4.1. Выбор глубины общей оос
- •4.2.4.2. Построение схем общей оос
- •Цепь общей отрицательной обратной связи по переменному току
- •Расчёт цепи общей оос по переменному току
- •4.2.5. Проверка чувствительности усилителя
- •4.2.6. Питающие устройства
- •4.2.7. Построение структурных схем усилителей
- •Оформление курсового проекта
- •Курсовой проект должен содержать пояснительную записку с необходи-мым графическим материалом.
- •Тесты текущего контроля
- •Тест № 1
- •Тест № 2.
- •Тест № 3.
- •Тест № 4.
- •Тест № 5
- •Тест № 6
- •Тест № 7
- •Тест № 8
- •Правильные ответы на тренировочные тесты текущего контроля
- •Итоговый контроль вопросы к экзамену по дисциплине «схемотехника аналоговых электронных устройств»
- •Справочные данные транзисторов большой мощности
- •Содержание
Обратная связь по току последовательного типа
На рис. 2.10 приведена структурная схема усилителя, охваченного после-довательной обратной связью по току. Поскольку сопротивление Zсв, с которо-го снимается напряжение обратной связи , пропорциональное выходному току, является общим как для выходной, так и входной цепи, необходимо вы-полнить условиеZсв << Z2, Zсв << ZвхK, Zсв << Z1 с тем, чтобы Zсв не оказывало заметного влияния в выходной и входной цепях.
Используя логику анализа схемы рис. 2.10, аналогичную той, что приве-дена в пункте 2.2.1, изобразим две схемы замещения выходной цепи:
а) по отношению к напряжению на входе Uвх;
б) по отношению к напряжению U1 с учётом обратной связи.
Эти схемы приведены на рис. 2.11.
Следуя методу, применявшемуся в пункте 2.2.1, определим выходной ток как
(2.16)
Как видно из схемы замещения (рис. 2.11, а), . Тогда
. (2.17)
Решая полученное уравнение относительно , имеем
. (2.18)
В выражении (2.18) коэффициент при Z2 равен единице. Следовательно, остальная часть знаменателя представляет собой выходное сопротивление уси-лителя с обратной связью по току, то есть
. (2.19)
Коэффициент усиления собственно усилителя не изменяется при введе-нии связи по току, то есть .
Аналогично выражению (2.8) напишем формулу для коэффициента уси-ления нагруженного усилителя
(2.20)
Подставляя в (2.20) выражение для , полученное аналогично (2.9), имеем
и тогда
. (2.21)
Поделив числитель и знаменатель выражения (2.21) на , получим
(2.22)
где коэффициент обратной связи .
Таким образом, коэффициент передачи по напряжению при наличии об-ратной связи по току последовательного типа оказывается таким же, как и при наличии обратной связи по напряжению последовательного типа.
Как видно из (2.19) отрицательная обратная связь по току (если связь от-рицательная, то перед будет знак +) в противоположность отрицательной обратной связи по напряжению (см. выражение (2.15)) увеличивает выходное сопротивление усилителя.
Зависимость глубины обратной связи А от сопротивления нагрузки Z2 как и в пункте 2.2.1, проанализируем для двух режимов: короткого замы-кания и холостого хода в цепи нагрузки.
если Z2 = 0, то имеет наименьшую величину для ПОС и наибольшую для ООС.
При Z = А = 1, т.к. I2 = 0 и , то есть ОС отсутствует.
Если при размыкании выходных зажимов усилителя обратная связь исчезает , значит в усилителе применена ОС по току. На рис. 2.12 дан пример схемы усилительного каскада, в котором имеет место отрицатель-ная обратная связь по переменному току, которая образуется за счёт того, что резистор в цепи эмиттера (Rэ) не шунтируется ёмкостью и на нём создается па-дение напряжения , пропорциональное выходному току, то есть току кол-лектора.
Обратная связь по напряжению параллельного типа
На рис. 2.13 изображена структурная схема обратной связи по напряже-нию параллельного типа.
Как видно из рис. 2.13 цепь обратной связи b представлена резистором ZA. При этом необходимо, чтобы собственное входное сопротивление усили-теля Zвх >> ZA. Как видно из рис. 2.13, U1 = Uвх, которое получается как падение напряжения, создаваемое токами I1 и на сопротивленииZвх.
Результирующий ток Iвх и напряжение Uвх могут быть найдены методом суперпозиции, который справедлив в том случае, когда генераторы Е1 и U2 вза-имно независимы. В данном случае эти эквивалентные генераторы можно считать взаимно независимыми в том смысле, что U2 появляется за счёт мест-ного источника питания. Таким образом, эквивалентная схема, позволяющая произвести анализ методом суперпозиции, будет иметь вид (рис. 2.14).
Определим сначала ток I1, считая U2 равным 0
. (2.23)
Отношение токов определим как
. (2.24)
Найдём теперь ток , считаяЕ1 = 0
. (2.25)
Отношение токов иопределим аналогично предыдущему (2.24) как
. (2.26)
Входной ток Iвх (рис.2.14) равен сумме токов и, то есть
,
а входное напряжение
. (2.27)
Подставив значения токов Iвх и Iвх, найденные из (2.24) и (2.26), в выра-жение (2.27) и произведя соответствующие преобразования, получим
(2.28)
В данном случае U1 и – составляющие падения напряжения в одном и том же сопротивленииZвх, т.к. в этом сопротивлении происходит сложение то-ков.
Проверим, что , а
Действительно, непосредственно из схемы (рис. 2.14) видно, что
(2.29)
Таким образом, коэффициент обратной связи при параллельном введении обратной связи зависит отZ1. Это является существенным недо-статком параллельной обратной связи, т.к. при замене транзисторов или ламп в каскаде, предшествующем петле обратной связи, а также при возбуждении уси-лителя с ОС от различных источников, изменяется глубина параллельной об-ратной связи, а значит и усиление всей системы.
В связи с тем, что при параллельном введении обратной связи при (2.29), то есть обратная связь отсутствует, следует определять не коэффи-циент усиления по отношению к, а коэффициент усиления по отноше-нию к ЭДС источника, приняв за исходную величину сквозной коэффи-циент передачи усилителя.
Под эквивалентными параметрами выходной цепи следует понимать и, где– выходное сопротивление, определённое с учётом.
Используя анализ, аналогичный тому, который был проделан в пункте 2.2.1, найдём параметры выходной цепи
(2.30)
и
. (2.31)
Сквозной коэффициент передачи нагруженного усилителя при наличии обратной связи по напряжению параллельного типа выразится как
. (2.32)
Для чисто отрицательной обратной связи, учитывая (2.11) и (2.14),
.(2.33)
Механизм изменения сквозного коэффициента передачи за счёт влияния обратной связи состоит в том, что при неизменномЕ1 происходит из-менение напряжения , которое при отрицательной обратной связи уменьшается, а при положительной обратной связи увеличивается.
Зависимость глубины обратной связи А от сопротивления нагрузки Z2 получается такой же, как и в случае обратной связи по напряжению последо-вательного типа. На рис. 2.15 приведён конкретный пример схемы, в которой имеет место ООС по напряжению параллельного типа за счёт того, что с выхо-да (резистор RK) через RA часть напряжения подаётся на вход в противофазе с входным сигналом.