Материал: Ответы

точки. В аудиотехнике трансформатор часто применяется на входе помехозащищенной аппаратуры для организации так называемого симметричного сигнального входа. Благодаря входному трансформатору с незаземленной первичной обмоткой оба подводящих сигнальных провода находятся в одинаковых условиях, в результате внешние помехи на зажимах этой обмотки создают одинаковые взаимно компенсирующие напряжения, не вызывая протекания дополнительных токов через трансформатор.

Непосредственная межкаскадная связь В многокаскадном усилительном тракте сигналы с выхода предшествующего каскада поступают на вход

последующего. Простейшей межкаскадной связью, с помощью которой осуществляется эта передача, является непосредственная связь, когда выходные клеммы предшествующего каскада непосредственно соединены с входом последующего, как на переменном, так и на постоянном токе. К схемам с непосредственными межкаскадными связями относится двухтранзисторный усилительный тракт ОЭ-ОБ (рисунок 1а), в котором выходной (коллекторный) вывод транзистора схемы ОЭ (на транзисторе VT1) непосредственно соединен с входом (эмиттерным) зажимом транзистора схемы ОБ (на транзисторе VT2). На рисунке 1б приведен вариант схемного построения ОЭ-ОБ, которое хотя и требует для своей работы двух источников питания, но упрощает схему питания базовых цепей транзисторов. Питание выходных цепей каскадов в схемам на рисунке 1 организовано по так называемой схеме последовательного питания каскадов. В этой схеме выходные цепи транзисторов образуют последовательную цепь, в результате в выходных цепях обеих транзисторов протекают практически одинаковые токи. К достоинствам непосредственных межкаскадных связей следует отнести простоту их реализации, возможность стабилизации режимов работы на постоянном токе за счет охвата усилительного тракта общей петлей ООС. Непосредственная межкаскадная связь широко используется в усилителях постоянного тока и в аналоговых микросхемах.

Гальваническая межкаскадная связь Частным случаем непосредственной межкаскадной связи является так называемая гальваническая межкаскадная

связь, которая в отличие от непосредственной предполагает включение в цепь межкаскадной связи потенциалопонижающей схемы называемой схемой сдвига уровня (ССУ). Обычно в качестве ССУ используют резистивные цепи, прямо смещенные диоды или стабилитроны. В отличие от непосредственной гальваническая межкаскадная связь обеспечивает отличие постоянного потенциала на входе последующего каскада от соответствующего потенциала предшествующего на определенную величину, называемую напряжением сдвига (Uсд). Работу схемы сдвига уровня стараются организовать таким образом, чтобы она не влияла на прохождение сигнала. Пример простейшей ССУ, обладающей этим свойством, приведен на рисунке 4. В ней в роли потенциалосдвигающего элемента использован стабилитрон VD1. Дифференциальное сопротивление стабилитрона пренебрежимо мало, в результате чего он практически не снижает уровень сигнала при его прохождении от транзистора VТ1 к транзистору VТ2.

Емкостная межкаскадная связь Если усилительный тракт не является усилителем постоянного тока, то в нем может быть использована емкостная

межкаскадная связь. При ней в роли элемента межкаскадной связи выступает разделительный конденсатор. Конденсатор разделяет каскады на постоянном токе, объединяя их по переменной (сигнальной) составляющей. В результате такого разделения обеспечивается взаимная независимость режимов работы каскадов на постоянном токе. Благодаря этому в многокаскадном тракте исключается влияние нестабильности и неопределенности режимов работы каскадов друг на друга. Часто в широкополосных трактах на разделительные емкостно-резистивные цепи

разделительных цепей, обеспечивающих требуемое значение нижней границы полосы пропускания fн. К недостаткам емкостной межкаскадной связи относится то, что в усилителях сигналов относительно невысоких частот, в том числе и в усилителях звуковых сигналов, во избежание существенных частотных искажений в области низких частот требуется применять конденсаторы большой емкости. Это часто делает невозможным исполнение усилителя в виде малогабаритной конструкции или микросхемы. Применение емкостной межкаскадной связи не позволяет обеспечить повышения стабильности режимов работы тракта на постоянном токе за счет охвата тракта в целом соответствующей петлей ООС. Трактам с резистивно-емкостными цепями и блокировочными конденсаторами также присущ нежелательный эффект последействия (памяти). Этот эффект обусловлен процессами перезарядки конденсаторов при воздействии на них сигналов с изменяющимися по уровню текущими средними значениями. Например, таких сигналов, как последовательность кодовых комбинаций, организованных как совокупность однополярных импульсных сигналов. Среднее значение таких однополярных импульсных последовательностей претерпевает в ходе передачи данных существенные изменения. Результаты указанных процессов перезарядки накладываются на текущие сигнальные изменения, поэтому значения сигнала на выходе определяются не только текущими сигнальными значениями, но и характером сигнальных изменений в предшествующие моменты времени. Проявление эффекта последействия особенно нежелательно в усилительных трактах импульсных информационноизмерительных систем. В таких трактах из-за проявления указанного эффекта оказывается невозможной надежная регистрация и выделение малых сигнальных изменений после воздействия на усилительный тракт сигнала большого уровня. Нежелательный эффект последействия может усугубиться в результате проявления в тракте

усилителях переменного сигнала. Недостатком этого вида связи является то, что в усилителях сигналов относительно невысоких частот, в том числе и в усилит. звуковых частот, во избежание существования низкочастотных искажений требуется использовать конденсаторы большой емкости. Емкостную межкаскадную связь часто организуют с целью обеспечения дополнительной фильтрации сигналов в низкочастотной спектральной области.

? ?

С сайтов

Основные виды межкаскадных связей - гальваническая, резисторная, емкостная, трансформаторная и дроссельная. Иногда используют комбинации этих связей. Прохождение постоянной составляющей сигнала обеспечивает только гальваническая связь, поэтому этот вид связи может быть применен и в усилителях постоянного тока. Связь между каскадами осуществляется или через резисторы, или непосредственно с помощью соединительных проводников (гальваническая межкаскадная связь).

Дополнительная информация Межкаскадные связи служат для передачи сигнала от источника сигнала на вход первого усилителя, от выхода одного

каскада на вход другого и от выходной цепи последнего усилителя на нагрузку, осуществляя функции разделительных элементов. При этом через них напряжения питания подаются на зажимы усилительных устройств.

8. Обратная связь (ОС) в аналоговых электрических устройствах. Виды ОС.

Одной из особенностей усилительных трактов является то, что они обладают преимущественно однонаправленной передачей сигналов, т.е. такой, при которой прохождение сигнала с входа на выход существенно преобладает над ему обратным, с выхода на вход. Электрическая связь между цепями усилители или процесс передачи сигналов в усилительных трактах в направлении обратном основному, т.е. с выхода на вход называется обратной связью, а цепь, по которой осуществляется эта передача – цепь обратной связи.

ОС может быть специально организованной или возникать помимо желания разработчика. В таком случае ее называют

паразитной.

Взависимости от структуры усилительного тракта, ОС может, как увеличивать усиление тракта, так и уменьшать его по напряжению. ОС увеличивающая коэффициент передачи – положительная (ПОС), понижающая его – отрицательная

(ООС).

Вусилительной технике в основном применяют ООС. При ее применении, ценой некоторого ухудшения усилительных свойств, повышается стабильность и определенность этих свойств, снижается уровень нелинейных, частотных и фазовых искажений.

Структурная схема усилительного тракта, охваченного цепью ОС:

Всостав этой структуры входят:

основной усилительный тракт (К34),

основное звено цепи ОС (к56),

два шестиполюсника (I, II).

Вшестиполюснике II происходит ответвление части выходного сигнала, в основное звено цепи ОС. А шестиполюсник I объединяет, смешивает входной сигнал с сигналом, поступающим с выхода цепи ОС. Считается, что эти шестиполюсники и четырехполюсник К56 являются пассивными цепями ,т.е. цепями, организованными на базе RLC элементов.

Вструктуре усилительного тракта с ОС образуется замкнутый кольцевой путь, называемый петлей ОС.

Степень влияния ОС на свойства усилительного тракта в первую очередь зависит от коэффициента передачи Т в этой петле, который называется петлевой передачей или возвратным отношением и от коэффициента передачи самого усилителя. Т.е. эффективность воздействия ОС на характеристики усилительного тракта определяется свойствами не только цепи ОС, но, в равной степени, и самого тракта, охватываемого цепью ОС.

Степень относительных изменений параметров усилительного тракта, вызываемых введением в него ОС, характеризуется глубиной ОС: F=1±T. Знак «+» соответствует схемам, организованным как схемы с ООС (F>1), знак «–» схемам, как с ПОС (F<1).

В ряде случаев схема усилительного тракта с ОС организована таким образом, что основное звено усиления К56 обладает частотно-зависимой ОС.

При рассмотрении свойств схемы с ОС, считают, что усилительный тракт К34 является однонаправленным. В реальных усилителях принцип однонаправленной передачи может нарушаться из-за паразитных ОС. Например, в следствии прохождения сигнала через проходную емкость транзистора. Влияние ОС можно учесть путем включения в структуру пассивных I, II и К56 звеньев дополнительной цепи, эквивалентной по передаточным свойствам внутренней ОС реального усилителя.

Часто построение шестиполюсников I, II таково, что цепи, идущие в их внешним зажимам, образуют внутри этих шестиполюсников параллельное (слева на рисунке) или последовательное соединение:

Всоответствии с этим различают ОС параллельного и последовательного вида.

Взависимости от структуры входного шестиполюсника I различают ОС последовательную и параллельную по входу, а в зависимости от структуры шестиполюсника II – ОС последовательно и параллельную по выходу. Последние две разновидности часто называют ОС по току и ОС по напряжению. Такие названия обусловлены тем, что при ОС последовательной по выходу сигнальное напряжение на выходе основного звена К56 пропорционально протекающему через нагрузку Zн току, а ОС параллельное по выходу пропорциональна выходному напряжению.

Таким образом ОС бывает:

1.полезная (созданная для улучшения свойств цепи) и паразитная (возникшая в результате взаимодействия отдельных цепей),

2.внешняя (образованная в результате введения специальных цепей ОС) и внутренняя (обусловленная свойствами усилительного элемента),

3.положительная (если в результате сложения сигнала от источника и цепи ОС входное напряжение увеличивается) и отрицательная (если сигнал от источника и цепи ОС отличаются по фазе, так что напряжение на входе усилителя уменьшается),

4.однопетлевая и многопетлевая,

5.частотнозависимая (коэффициент передачи зависит от частоты) и нет,

6.последовательная и параллельная по входу; по току и по напряжению:

Свойства ОС:

ПОС позволяет получать незатухающие автоколебания, вызывает генерацию, поэтому применяется в основном в генераторах, ухудшает большинство характеристик устройства.

В усилителях применяется ООС, так как она позволяет улучшить основные технические показатели: стабилизирует усиление (уменьшить влияние дестабилизирующих факторов), повышает устойчивость (отсутствие самовозбуждения), снижает линейные и нелинейные искажения, расширяет полосу пропускания усилителя, обеспечивает требуемые значения вх и вых сопрот-ий.

Недостаток: улучшение основных характеристик усиления достигается за счет снижения его коэффициента усиления. Влияние ОС на коэффициент усиления по напряжению (на примере последовательной ОС):