Электроника - практический курс - Джонс М.Х.
ISBN 5-901095-01-4
Скачать (прямая ссылка):
Подобно этому система третьего порядка имеет спад 18 дБ/октаву и
максимальный фазовый сдвиг 270°. Эта последняя система почти наверняка
будет неустойчивой, если ее охватить отрицательной обратной связью.
Таким образом, по скорости убывания амплитудно-частотной характеристики
на высоких частотах мы можем оценить максимальный фазовый сдвиг в
системе, а значит, и сделать вывод об ее устойчивости. На рис. 7.26
показана частотная характеристика типичного многокаскадного интегрального
усилителя, которую - в области высоких частот - можно разбить на три
участка с различной скоростью спада. То место, где наклон кривой
изменяется, называют точкой излома; из графика видно, что в данном случае
имеется три таких точки:/j ,f2 ,/ъ. Заметьте, что коэффициент усиления
все еще остается больше единицы (больше 0 дБ) на' участке с наклоном
12 дБ/октаву и на части участка с наклоном 18 дБ/октаву, указывая на
то, что при наличии отрицательной обратной связи могут возникнуть высоко-
Амплитудная и фазовая частотные характеристики фильтра нижних частот 173
частотные колебания. Решение этой проблемы заключается в том, чтобы с
помощью внешних корректирующих цепей уменьшить наклон частотной
характеристики. Это может оказаться довольно сложным делом, если
стремиться сохранить максимальную ширину полосы; в этом случае придется
каждым из участков частотной характеристики заниматься отдельно, создавая
соответствующее опережение по фазе, чтобы компенсировать чрезмерное
запаздывание. Однако самый общий метод заключается в использовании одного
конденсатора, включаемого в схему в нужном месте так, чтобы подавить
собственные свойства усилителя на высоких частотах и сделать
преобладающим запаздывание по фазе первого порядка с безопасной скоростью
спада амплитудно-частотной характеристики 6 дБ/октаву. На рис. 7.27
показано, что в результате такого действия спад первого порядка
простирается вправо вплоть до точки единичного усиления. С практическими
примерами коррекции мы встретимся в параграфе 11.11.
Рис. 7.26. Типичная частотная характеристика многокаскадного усилителя с
точками излома на частотах /, , /2 , /3 в области высоких частот.
Частота (Гц)
Рис. 7.27. Типичный результат коррекции запаздывания в усилителе.
8
Низкочастотные сигналы, постоянный ток и дифференциальный усилитель
8.1 Введение
До сих пор мы рассматривали усилители с разделительными конденсаторами в
качестве существенных компонентов, которые пропускают переменные сигналы,
но сквозь них не проходят установившиеся постоянные напряжения на входе и
на выходе каждого каскада. Это необходимо, чтобы ни один из каскадов не
нарушал работу соседних каскадов.
На рис. 8.1 приведен двухкаскадный усилитель с разделительными
конденсаторами и указаны постоянные напряжения в режиме покоя. Мы видим,
что конденсатор С2 изолирует коллектор транзистора Г, (на котором для
правильной работы нужно иметь 4,5 В) от базы транзистора Т2, которая
всего лишь на 0,6 В положительнее заземленного эмиттера, как это бывает
на смещенном в прямом направлении р-п переходе. Если бы конденсатор С2
был опущен и было осуществлено непосредственное соединение между
каскадами, то результат был бы самым плачевным: потенциал коллектора Г,
удерживался бы на уровне всего лишь 0,6 В относительно земли, а базовым
током Т2 был бы ток, протекающий по коллекторной нагрузке Т{ и равный
2 мА, следствием чего стало бы постоянное пребывание Т2 в режиме
насыщения. Это была бы неудачная конструкция!
Однако в схеме специального усилителя постоянного тока можно обойтись и
без разделительных конденсаторов. Этот принцип используется фактически во
всей современной схемотехнике. У этого две основные причины. Первая из
них весьма прозаична: в интегральной микросхеме нельзя изготовить
конденсаторы емкостью больше нескольких десятков пикофарад. Вторая
причина заключается в том, что разделительный конденсатор неизбежно
приводит к ослаблению и сдвигу фазы на низких частотах: в конце концов,
нет четкого различия между переменными сигналами низкой частоты и
медленными изменениями постоянного напряжения, и поэтому невозможно
обеспечить изоляцию по постоянному току, не повлияв на прохождение
низкочастотных колебаний.
Ослабление на низких частотах 175
Рис. 8.1. Схема двухкаскадного усилителя с разделительными
конденсаторами, на которой указаны типичные значения постоянных
напряжений в режиме покоя.
Часто сигналами, которые фактически необходимо усилить, являются
постоянные напряжения, например, при усилении сигнала термопары или в
следящих системах автоматического регулирования, в которых напряжение
сигнала может меняться так медленно, что его следует считать постоянным.
8.2 Ослабление на низких частотах
На рис. 8.2 показана подача сигнала на резистивную нагрузку через
разделительный конденсатор. На высоких частотах реактивное сопротивление
конденсатора пренебрежимо мало и может быть таким же, как у отрезка
проводника. Однако на низких частотах картина меняется, и в результате
