2.5.2 Нелинейные искажения, обусловленные нелинейной зависимостью тока коллектора от тока базы

С увеличением тока коллектора коэффициент усиления транзистора по току падает, то есть зависимость тока коллектора от тока базы нелинейная. Влияние этой нелинейности на ток коллектора показано на рис. 2.19.

Рис. 2.19 Искажение коллекторного тока нелинейной зависимостью тока коллектора от тока базы

Данная нелинейность приводит к сжатию верней полуволны коллекторного тока и растяжению нижней полуволны. Снизить искажения можно введением отрицательной обратной связи по напряжения, что ведет к снижению коэффициента усиления каскада по напряжению.

2.6 Усилитель с модуляцией – демодуляцией

Снизить дрейф напряжения в усилителе постоянного тока можно, используя для усиления усилитель переменного тока. Усилитель переменного тока не пропускает постоянную составляющую сигнала и напряжение дрейфа, которое является медленно меняющимся напряжением.

Постоянное входное напряжение предварительно преобразуется в переменное с помощью модулятора М, усиливается усилителем переменного тока У и демодулятором ДМ преобразуется в постоянное напряжение. Функциональная схема такого М-ДМ усилителя приведена на рис. 2.20, а, а принципиальная схеме, реализованная на реле, приведена на рис. 2.20, б.

а) б)

Рис. 2.20 а) – функциональная схема, б) – реализация М-ДМ усилителя

На рис. 2.21 показаны временные диаграммы работы М-ДМ усилителя

.

Рис. 2.21 Временные диаграммы работы М-ДМ усилителя

Модулятор и демодулятор синхронно, по сигналу тактового генератора, изменяют знак сигнала. В результате двойной инверсии знак выходного напряжения сохраняется. Плюсом помечены такты, в которых знак сигнала не меняется, минусом помечены такты, в которых изменяется знак сигнала.

В релейной реализации все контакты переключаются синхронно, в зависимости от напряжения на катушке реле. Релейные модуляторы - демодуляторы применялись с частотами модуляции до 400 Гц. Из-за низкой надежности релейные модуляторы – демодуляторы в настоящее время не применяются.

Недостатком М-ДМ усилителей является ограниченный верхний частотный диапазон, так как гарантируется нормальное усиление сигналов, частота которых не менее чем на порядок ниже частоты модуляции.

2.7 Обратные связи в усилителях

2.7.1 Общие сведения об обратной связи

Обратной связью (ОС) называется передача части выходного сигнала устройства на его вход и алгебраическое суммирование его с входным сигналом.

Если сигнал обратной связи пропорционален напряжению на выходе устройства, то имеем обратную связь по напряжению:

или . (2.35)

Если сигнал обратной связи пропорционален току на выходе устройства, то имеем обратную связь по току:

или . (2.36)

Где - комплексный коэффициент передачи обратной связи.

По способу суммирования сигналов различают:

схемы с последовательной обратной связью (последовательное суммирование напряжений);

схемы с параллельной обратной связью (параллельное суммирование токов).

Получим основные соотношения для последовательной обратно связи по напряжению. Функциональная схема реализации такой обратной связи приведена на рис. 2.22.

Рис. 2.22 Реализация последовательной обратно связи по напряжению

Усилитель с комплексным коэффициентом усиления по напряжению охвачен обратной связью с комплексным коэффициентом передачи.

, выделим

, отсюда

. (2.37)

Уравнение (2.37) называют уравнением замыкания системы обратной связью. Это уравнение является очень важным при оценке устойчивости устройств.

Определим как изменится входное сопротивление при охвате усилителя обратной связью

.

. (2.38)

Довольно часто коэффициенты являются действительными значениями и. При этом обратная связь может быть отрицательной (ООС) или положительной (ПОС).

Отрицательная обратная связь имеет место, если . Это возможно, еслииилии, при этом

, (2.39)

. (2.40)

Положительная обратная связь имеет место, если . Это возможно, еслииилии, при этом

, (2.41)

. (2.42)

При устройство с обратной связью становиться неустойчивым (возникают автоколебания).

При параллельной обратной связи по току уравнение замыкания аналогично выражению (2.37)

. (2.43)