Положительная обратная связь – для новичков в радиоделе

July 13, 2014 by admin Комментировать »

Положительная обратная  связь используется, в основном, в тех случаях, когда усилитель желательно перевести в столь неустойчивый режим работы, что он превращается в генератор

Мы знаем, что в двухкаскадном усилителе выходное напряжение оказывается в фазе с входным Если ввести обратные связи, то мы можем получить устройство,  которое называют мультивибратором (генератором прямоугольных импульсов)

Рис 617 Работа мультивибратора в программе Multisim

Как видно из рисунка, сигнал с коллектора Q2 (с выхода) через конденсатор С2 подаётся на вход транзистора Q1 Но и с выхода этого каскада, с коллектора Q1 сигнал обратной связи подаётся на вход Q2 Такие перекрёстные обратные связи приводят к полной неустойчивости усилителя, превращая его в генератор При одинаковых величинах конденсаторов и резисторов, определяющих частоту импульсов, получаются прямоугольные импульсы равной длительности (высокого и низкого состояния), которые называют меандром

Благодаря тому, что схема симметрична, на выходе (на коллекторе) транзистора Q1 можно наблюдать такие же импульсы Только они, конечно, противофазны предыдущим Получаются некие «качели» Длительность импульсов зависит от величины произведения R2C1 и R3C2 Длительность каждого из них равна примерно 07RC Для симметричного мультивибратора получается, что длительности равны, а на выходе мы видим меандр (импульсы и паузы равной длительности)

Рис 618 Импульсы на обоих коллекторах транзисторов

Импульсы на разных выходах противофазны Мы можем рассмотреть работу мультивибратора и не только с точки зрения обратной связи

Оба транзистора в схеме мультивибратора могут быть полностью открыты, поскольку оба обеспечиваются достаточным током базы через резисторы R2 и R3 Ток базы достаточен для создания такого тока коллектора, что падение напряжения на резисторах нагрузки R1 и R4 почти равно напряжению питания

После включения питающего напряжения конденсаторы C1 и C2 через резисторы R1 и R4 заряжаются Хотя схема симметрична, но разброс параметров есть всегда, что приводит к тому, что один из транзисторов открывается быстрее другого Пусть это будет Q1 Когда он полностью открыт, конденсатор C1 оказывается подключён к базе и эмиттеру транзистора Q2 Но Как он заряжен

Обкладка конденсатора C1, подключающаяся к эмиттеру Q2 заряжена положительно, а подключённая к базе Q2 отрицательно Для транзистора типа n-p-n такое напряжение закрывает его В результате Q1 полностью открыт, а Q2 «хорошо» закрыт

Как долго сохраняется такое положение

Конденсатор С1 перезаряжается через резистор R2 Когда напряжение  на нём достигнет напряжения открывания транзистора Q2, тот откроется, и теперь уже конденсатор С2 закроет транзистор Q1

Эти «качели» повторяются раз за разом, формируя выходное напряжение, которое мы наблюдали раньше

Очень удобно с точки зрения понимания строить генератор с помощью трансформатора Количество  витков  вторичной  обмотки  выбираем  меньше,  чем  первичной  Этим  мы  создаём

«часть выходного напряжения», которую подадим на вход Меняя концы вторичной обмотки, мы получим и отрицательную, и положительную обратную связь При положительной обратной связи усилитель (теперь на одном транзисторе) превращается в генератор

Рис 619 Генератор с трансформатором Рассмотрим установившуюся часть колебаний

Рис 620 Установившиеся колебания генератора

Колебания хотя и совсем синусоидальные, но близкие к ним

Вспомним, как мы использовали катушку индуктивности в паре с конденсатором для получения колебательного контура Если в схему добавить конденсаторы к обмоткам, то, возможно форма сигнала улучшится

Конечно, такие генераторы рассчитывают с целью получения хороших параметров, и их чаще делают двухтактными, но простота получения генерации напряжения позволяет применять их во многих случаях В частности их можно использовать там, где нужно преобразовать постоянное напряжение в постоянное напряжение большей величины После преобразования постоянного

напряжения в переменное, с помощью трансформатора получают напряжение большей величины, которое выпрямляют, получая новое постоянное напряжение

Рис 621 Конденсаторы в цепи первичной и вторичной обмоток трансформатора

Приведённый пример только показывает, как можно просто реализовать положительную обратную связь А то, что процессы в приведённой схеме сложнее, чем это может показаться, в этом можно убедиться, если попытаться определить резонансную частоту контуров первичной и вторичной обмоток Индуктивность основной обмотки 100 мГн, обмотки обратной связи 10 мГн

Рис 622 Резонансные частоты контуров обмоток

Схема измерения с помощью плоттера Боде следующая:

Рис 623 Схема измерения резонансной частоты контура

Поскольку мы заговорили о генераторах, забегая вперёд, рассмотрим реализацию тактовых генераторов в цифровой технике Там, где требования к тактовому генератору не очень высокие, применяют генераторы на базовых элементах Например, такие:

Рис 624 Тактовый генератор на элементах И-НЕ

Чем нас сейчас может заинтересовать подобная схема Если забыть, что мы использовали цифровую микросхему, то приведённая выше схема очень напоминает симметричный мультивибратор, о котором мы говорили выше

Действительно, в цифровой технике напряжения на входе и выходе рассматриваются только в двух ипостасях: низкий уровень (близкий к нулю) и высокий (близкий к напряжению питания) Все остальные напряжения – это неопределённое состояние для логического элемента Но все современные серии цифровых микросхем строятся на основе транзисторов, а базовые элементы представляют собой усилители В этом можно убедиться, если провести эксперимент:

Рис 625 Создание на выходе цифровой микросхемы промежуточного напряжения

В программе Multisim это не получается, но, используя микросхему серии 155, можно убедиться, что из неё получается усилитель

Генератор на цифровых микросхемах может быть и не симметричным мультивибратором

Рис 626 Ещё одна схема тактового генератора

Эту схему можно повторить на трёх элементах микросхемы 155ЛН1

Как и в транзисторном мультивибраторе, за частоту в этих схемах отвечают резисторы и конденсаторы Но здесь задача резистора – вывести базовую микросхему из режима логических уровней напряжения Так что, частоту лучше подбирать конденсатором

Источник: Гололобов ВН,- Самоучитель игры на паяльнике (Об электронике для школьников и не только), – Москва 2012

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты