Использование ОС в широкополосных усилителях

 

Так же для расширения полосы пропускания используются частотно-независимые ООС.

Структурная и принципиальная схемы усилительного каскада с ОЭ при ООС по напряжению приведена ниже.

Цепь обратной связи представлена двухполюсником Rос, Соc. Для описания общих свойств данного устройства удобно пользоваться системой Y-параметров. Если [Y]к – матрица Y-параметров усилительного каскада без ОС, [Y]ос – матрица Y-параметров цели ОС, то матрица Y-параметров усилительного устройства, охваченного ОС, равна:

,

,

.

 

Рис. 2

В таблице приведены выражения для основных параметров усилительного каскада без обратной связи и с ОС.

 

Таблица

Параметр	Без ОС ()	С ООС
Ku
Yвх	y11
Yвых	y22
KJ
KE

 

Величина факторов обратной связи F₁ и F₂, используемых в этой таблице, определяется следующим образом:

 

,

,

 

где S – крутизна транзистора;

 

Следует иметь в виду, что ООС влияет на те параметры и ха­рактеристики усилителя, которые определяются элементами каскада, охваченными петлей ОС.

В данном случае рассматривается случай частотно-независимой ООС. Для такой схемы это обеспечивается выбором величины емкости связи Сос из следующего условия:

 

.

 

В этом случае обратная связь по напряжению уменьшает постоянную времени усилителя в раз:

 

,

 

где – постоянная времени транзистора;

– коэффициент усиления по напряжению усилителя с ООС.

Фазовый сдвиг между входным и выходным сигналами при введении в усилитель ООС уменьшается в F раз:

 

.

 

Коэффициент передачи частотно-независимой ООС и величина сопротивления цепи ОС Rос, могут быть найдены используя следующие выражения

 

; ,

где K₀ = SR₀ – коэффициент усиления каскада без ОС в области средних частот.

Следует учитывать, что цепь обратной связи не должна шунтиро­вать выходную цепь усилительного каскада, т.е.

 

.

 

Далее находим величины факторов ООС F₁, F₂. Согласно выражениям, приведенным, вычисляем:

- коэффициент усиления каскада, охваченного ООС, равен коэффициенту усиления каскада без ООС

 

 

- сквозной коэффициент усиления каскада с ООС

 

 

- входное сопротивление каскада

 

 

- выходное сопротивление каскада

 

 

Ниже приведены ожидаемые амплитудно-частотные характеристики усилительного каскада для K_U (а) и K_Е (б) без ООС и с ООС.

Постоянная времени данного каскада в области верхних частот для сквозной АЧХ равна

 

,

 

а верхняя граничная частота

 

.

 

Постоянная времени каскада в области нижних частот и соответственно нижняя граничная частота также изменяются в F раз при условии, что источник низкочастотных искажений (Сс2) находится внутри петли ОС, а именно

 

Рис. 3