Электроника - практический курс - Джонс М.Х.
ISBN 5-901095-01-4
Скачать (прямая ссылка):
происходят как ослабление, так и сдвиг по фазе; поэтому такая цепь
называется фильтром верхних частот. Следующие вычисления показывают, к
чему сводится действие последовательно включенного конденсатора. Согласно
схеме на рис. 8.2,
V R 1
коэффициент передачи А = =----т-----г =-----------г , (8.1)
Ут R + iVJwC) 1 + (l/jaCR)
поэтому величина коэффициента передачи равна
И= /¦../- Л 2=п <8-2>
yjl + {\/a)2C2R2) и \А | падает на 3 дБ (ву/2 раз) на частоте^, на
которой
176 Низкочастотные сигналы, постоянный ток и дифференциальный усилитель
то есть
CR = 1/2nfx .
Подставляя это значение CR в (8.1), имеем: 1
поэтому
и=
(8.3)
(8.4)
Теперь,
если f"fv то |д| " 1,
если / " fv то |Л|!
L-А '
в последнем случае \А | падает наполовину, когда / уменьшается вдвое.
Таким образом, происходит спад со скоростью 6 дБ/октаву, как уже это было
в случае высоких частот (параграф 7.7).
Если f" fv то в комплексной форме коэффициент передачи имеет вид:
Если^ - фазовый угол между vom и v.n, то
tg<z) =__мнимая часть А____яЛАк х (/"?).
действительная часть А О
Таким образом, ф = 90° , то есть vout опережает vjn на 90°.
В точке -3 дБ, то есть на частоте f=fv имеем: \g<fi = 1, и vout опережает
vjn на 45°.
Теперь мы можем изобразить амплитудно-частотную и фазо-частотную
характеристики этого фильтра верхних частот первого порядка в виде
диаграммы Боде (рис. 8.3).
Ослабление на низких частотах 111
Рис. 8.3. Диаграмма Боде (амплитудно- и фазо-частотная характеристики)
для фильтра верхних частот первого порядка.
Если петля отрицательной обратной связи включает фильтр верхних частот,
то фазовый сдвиг на низких частотах может вызывать неустойчивость точно
так же, как сдвиг фаз на высоких частотах, но в данном случае этой
проблемы можно избежать. Хотя у всех усилителей коэффициент усиления на
высоких частотах неизбежно падает, сопровождаемый соответствующим сдвигом
фаз, можно так построить усилитель, чтобы его частотная характеристика
оставалась ровной при уменьшении частоты до нуля (до постоянного тока);
такая характеристика обычна практически для всех интегральных усилителей.
В схемах такого рода полностью отсутствуют /?С-цепи указанного на рис.
8.2 вида, и такие усилители называются усилителями постоянного тока, хотя
обычно с их помощью так же хорошо усиливаются переменные сигналы, и лишь,
как всегда, имеет место спад на высоких частотах. Термин "по постоянному
току" (direct current, d.c.) можно, по существу, интерпретировать как "с
непосредственной связью" (direct-coupled), имея в виду отсутствие
разделительных конденсаторов.
12 Зак. 4729.
178 Низкочастотные сигналы, постоянный ток и дифференциальный усилитель
8.3 Особенности усилителей постоянного тока
8.3.1 Схема усилителя
Узким местом в усилителях без разделительных конденсаторов являются
допустимые значения напряжений в схеме. В частности, весьма желательно,
чтобы в отсутствие сигнала потенциал как на входе, так и на выходе, был
равен потенциалу земли. Это означает, конечно, что выходное напряжение в
режиме покоя больше не может равняться половине напряжения питания (Vcc )
относительно земли (О В). Может показаться, что в связи с этим
ограничением возникает проблема: ведь до сих пор мы предполагали, что
начальное значение выходного напряжения должно равняться Vcc / 2, чтобы
были возможны отклонения сигнала как в положительную, так и в
отрицательную сторону. Применительно к усилителям постоянного тока эта
проблема решается путем применения двух симметричных источников питания:
положительного и отрицательного (в этом случае говорят, что схема
работает с раздельными источниками питания).
Простой двухтранзисторный усилитель постоянного тока показан на рис. 8.4.
Он является модификацией усилителя переменного напряжения, приведенного
на рис. 1.20, но здесь применены два источника питания и комплементарные
транзисторы (п-р-п и р-п-р ). С помощью делителя напряжения, состоящего
из резисторов /?4, Rs и Rv потенциал эмиттера 1] поддерживается слегка
отрицательным по отношению к земле (-0,6 В). Таким образом, Т]
оказывается открытым, если его база привязана к земле входным резистором
Rv
Что касается выхода, то, с одной стороны, мы знаем, что коллектор
Рис. 8.4. Простой усилитель постоянного тока, иллюстрирующий
использование двух источников питания.
Особенности усилителей постоянного тока 179
п-р-п транзистора должен быть положительным по отношению к базе, а с
другой стороны, в усилителе постоянного тока нам необходимо, чтобы
потенциал коллектора был равен потенциалу земли; только тогда нулевой
входной сигнал будет давать нулевой сигнал на выходе. Этот парадокс
разрешается с помощью р-п-р транзистора Т2, который введен для того,
чтобы сдвинуть выходное напряжение в режиме покоя обратно к нулю,
осуществляя в то же самое время дополнительное усиление.
На Т2 реализована простая схема стабилизированного по постоянному току
каскада усилителя, работающая от двух источников питания +9 В и -9 В, в
