Юный техник, 2010 № 02 - страница 25
В случае усилителя звуковых частот (УЗЧ) звук становится чище, яснее.
Второе достоинство станет яснее, если посмотреть на амплитудно-частотную характеристику (АЧХ), показанную на рисунке 2.
Это зависимость коэффициента усиления от частоты сигнала. Верхняя кривая отображает частотную зависимость коэффициента усиления основного усилителя (обозначен треугольником на рис. 1). Видно (рис. 2), что Ко уменьшается как на низких, так и на высоких частотах. Первое обусловлено, в основном, действием разделительных конденсаторов между каскадами, второе — влиянием паразитных емкостей коллекторных переходов и ухудшением усилительных свойств транзисторов с повышением частоты.
С помощью АЧХ можно найти fн и fв — граничные частоты полосы пропускания усилителя, на которых усиление падает до 0,7 от максимального значения.
Для телефонной связи, например, достаточна полоса пропускания от 300 Гц (fн) до 3 кГц (fв), для высококачественного радиовещания нужна полоса не менее 50 Гц — 10 кГц.
Усилители радиочастоты способны усиливать до сотен мегагерц (МГц) и выше. Они могут быть как узкополосными (резонансными), так и широкополосными. На тех частотах, где усиление больше, ООС действует сильнее, снижая усиление. А где усиление меньше, там и ООС слабее. В результате АЧХ выравнивается, и полоса усиливаемых частот fн>'— fв>' расширяется.
От входного сопротивления усилителя зависит шунтирование им источника сигнала. Пьезоэлектрический звукосниматель, например, в проигрывателе грампластинок имеет очень высокое внутреннее сопротивление. Нагрузив его низким входным сопротивлением транзисторного усилителя, мы получим очень малый сигнал. А усилитель с высоким входным сопротивлением шунтировать кристалл почти не будет, и звукосниматель разовьет большее напряжение.
Влияние ООС на входное сопротивление может быть двояким, в зависимости от схемы сложения входного сигнала и сигнала ОС. Если Uoc вводится последовательно со входным Uвx, то входное сопротивление растет, если параллельно — уменьшается.
Улучшение стабильности с помощью ООС рассмотрим на примере простого транзисторного усилителя (рис. 3), который мы опубликовали в предыдущем номере «ЮТ» и установили, что сопротивление резистора смещения (он же создает и ОС) Roc должно быть в В раз больше сопротивления нагрузки Rн.
При коллекторном напряжении, равным половине напряжения питания, искажения сигнала минимальны. Случайное изменение коллекторного напряжения изменяет ток через Roc. Например, если оно увеличилось, возрастает ток базы, транзистор откроется сильнее, вырастет падение напряжения на Rн и коллекторное напряжение, уменьшаясь, придет в норму.
Здесь напряжение ОС приложено параллельно входному, значит, входное сопротивление уменьшается, что в ряде случаев нежелательно. Как сделать так, чтобы ООС стабилизировала режим, не уменьшая усиление и Rвx? Надо разделить сопротивление Roc на две части, можно равные, и включить конденсатор значительной емкости С2 (см. рис. 4).
На постоянном токе и очень низких частотах он действовать не будет, и ООС стабилизирует режим, а на более высоких частотах он замкнет переменный ток ОС на общий провод, устранив ООС. Емкости конденсатора С2 и разделительных конденсаторов С1 и СЗ подбирают так, чтобы получить требуемую нижнюю границу полосы пропускания fн. Подобный способ стабилизации режима используют во многих, значительно более сложных УЗЧ.
Положительная ОС увеличивает усиление, но вместе с тем увеличивает неравномерность АЧХ и искажения. В УЗЧ ее практически не применяют, а вот в резонансных усилителях радиочастоты (УВЧ или УРЧ) она очень полезна. Искажения сигнала там не особенно важны, поскольку колебательный контур их устраняет, поддерживая синусоидальную форму сигнала.
А вот увеличение усиления повышает чувствительность простого радиоприемника. Увеличение неравномерности АЧХ усилительного каскада с колебательным контуром означает, что АЧХ становится острее, то есть возрастает селективность приемника, его способность выделять полезный сигнал на фоне других.
ПОС очень легко ввести в описанный в прошлом номере простой приемник, превратив его в аппарат, способный принимать дальние станции, а вся доделка сводится к намотке катушки обратной связи на тот же ферритовый стержень магнитной антенны.