|
Во входном каскаде чаще всего действует межкаскадная отрицательная обратная связь, охватывающая весь усилитель мощности.
Следовательно, этот каскад должен иметь два входа (для усиливаемого сигнала и для обратной связи) как инвертирующий, так
и неинвертирующий, причем оба входа должны обеспечивать низкий уровень шумов. Очевидным кандидатом для такого каскада является
триодный дифференциальный усилитель, но также может быть использована схема с общим катодом с применением триода или пентода
(рис. 7.22). В этом случае межкаскадная обратная связь воздействует на катодный вход.
Рис. 7.22 Использование межкаскадной обратной связи во входном каскаде
Схема входного каскада тривиальна, но может быть слегка усложнена путем введения прямой связи к фазоинвертору, что ограничивает
набор режимов работы анода.
Под неустойчивой работой усилителя в широком понимании этого слова, понимается его склонность к самовозбуждению, то есть
к автогенерации. Из теории автогенераторов известно, что для самовозбуждения колебаний (то есть автогенерации) необходим
достаточный запас по усилению, а также необходимо наличие положительной обратной связи. Поскольку наиболее часто
используемый в схемах усилителей каскаде общим катодом является инвертором (то есть вносит фазовый сдвиг 180°), то работа
цепи обратной связи приведет к самовозбуждению тогда, когда также вызовет фазовый сдвиг сигнала на 180е, скомпенсировав
тем самым фазовый сдвиг, вносимый транзистором. В любых сложных многокаскадных цепях обратная связь приведет к возникновению
автоколебаний тогда, когда сумма всех фазовых сдвигов, вносимых в сигнал, как усилительными приборами, так и цепями связи,
будет равным нулю, либо кратным 360°.
При рассмотрении свойств RC-цепи указывалось, что изолированная RC-цепь характеризуется углом сдвига фазы между векторами
тока и напряжения, равным 90°. Для возникновения же автоколебаний необходим сдвиг фаз, равный 180°, поэтому однокаскадный
усилитель, имеющий только одну RC цепь, которая осуществляет ограничение по НЧ или ВЧ, достаточно устойчив. При каскадном
включении двух и более таких усилителей можно добиться сдвига фаз, равного 180°, что может привести к самовозбуждению.
Как уже говорилось выше, для возбуждения устойчивых колебаний необходимо не только обеспечить нужный фазовый сдвиг. Просто
сдвига фазы сигнала обратной связи на 180° для генерации колебаний оказывается недостаточным. Необходимо также иметь достаточный
коэффициент передачи (усиления) замкнутой петли. Основным условием существования колебательного процесса является условие
его самоподдержания; поэтому усилитель должен обеспечивать достаточно высокое усиление, чтобы восполнить потери в контуре
обратной связи для поддержания автоколебательного процесса. Таким образом, коэффициент передачи замкнутой петли для рассматриваемого
случая определяется, как усиление усилителя, увеличенное на величину потерь в петле обратной связи.
Таким образом, если в петле обратной связи выполняются условия сдвига фаз сигнала, равного 180°, и коэффициента передачи
замкнутой петли, превышающего, или равного, единице, то в схеме будет поддерживаться автоколебательный процесс.
После того, как сформулированы вышеназванные условия, можно говорить о том, как избежать ситуации, при которой будет
сконструирован усилитель, работающий как автогенератор. Для успешного решения проблемы есть два фактора:
• можно уменьшить число каскадов, чтобы угол сдвига фазы в цепи обратной связи ни при каких условиях не достигал значения
180°. Этого идеала удается достичь крайне редко, потому что при создании схемы неизбежны выходной трансформатор, выходной
каскад, каскад предварительного усиления, которые обеспечивают достаточную величину фазового сдвига. Но принцип минимизации
числа каскадов, включенных в петлю обратной связи, не теряет своей актуальности;
• вторым методом борьбы с возникновением автоколебаний является снижение до значения, менее единицы коэффициента передачи
замкнутой цепи в диапазоне частот, на которых теоретически возможно самовозбуждение. Этот подход является основой всех известных
методов повышения устойчивости работы усилителей и является действенным оружием во всех случаях. Однако, нельзя забывать,
что на практике любой усилитель всегда потенциально может стать автогенератором.
|
