СХЕМОТЕХНИКА, часть 1 Дисциплину «Схемотехника» ведет: Профессор кафедры Радиотехнических устройств САФОНЕНКОВ ЮРИЙ ПАВЛОВИЧ Лекция №1 Введение Общие сведения об усилителях электрических сигналов Цель изучения дисциплины • Дисциплина "Схемотехника" обеспечивает базовую подготовку радиоинженеров в изучении теории и принципов построения электронных схем различного назначения, анализе их работы, приобретении навыков проектирования схем, необходимых специалисту для грамотной эксплуатации радиоэлектронного оборудования. Она подготавливает студентов к освоению профилирующих дисциплин специальности, рассматривающих теорию и технику радиотехнических систем. Содержание дисциплины • Настоящая дисциплина изучается на третьем курсе дневной и заочной формы обучения. • В течение 5 семестра дневного и заочного обучения предусмотрено выполнение курсовой работы. • Виды контроля: экзамен, защита курсовой работы. • Количество часов лекционных занятий у студентов дневного обучения − 54, у студентов заочного обучения − 12. • Практические занятия (у студентов дневной формы обучения) – 8 часов. • Лабораторные занятия у студентов дневного обучения занимают 28 часов, у студентов заочного обучения − 16 часов. Рубежный контроль Для стимулирования регулярной работы с изучаемым материалом в соответствии с графиком самостоятельной работы на 8 и 13 неделях предусмотрен рубежный контроль знаний. Вопросы к рубежному контролю имеются на диске. Рубежный контроль упрощает сдачу экзамена так как изучаемый материал разбивается на три части. По результатам выводится средняя оценка, а студент освобождается от финального экзамена. Прошедшие рубежный контроль пользуются режимом максимального благоприятствования и оперативной помощью по всем видам работ. Литература 6Ф2.12.О76 Остапенко Г.С. Усилительные устройства. М.: Радио и связь, 1989. 621.3800064 Kоломбет Е.А. Микроэлектронные средства обработки аналоговых сигналов. М.: Радио и связь, 1991. 6Ф2.14.Э455 Электропитание радиоустройств. О.А.Доморацкий, А.С.Жерненко, А.Д.Kратиров и др. М.: Радио и связь, 1981. 6Ф3.А465 Александрова T.С. Проектирование усилителей телевизионных сигналов. М.: Связь, 1971. 6Ф2.123.B188 Bаршавер Б.А. Расчет и проектирование импульсных усилителей. М.: Высшая школа, 1975, 1967. 6Ф2.123.П791 Проектирование усилительных устройств на транзисторах. Под ред. Г.B.Bойшвилло. М.: Связь, 1972. 6Ф2.12.С21 Сафоненков Ю.П. Схемотехника. Часть 1. Основы теории аналоговых схем: Тексты лекций. - М., МГТУ ГА, 2006. 6Ф2.12.С21 Сафоненков Ю.П. Схемотехника. Часть 1. Аналого-дискретные устройства: Тексты лекций. – М.: МГТУ ГА, 2007. 1301 Сафоненков Ю.П. Схемотехника. Часть 1. (Основы аналого-дискретной схемотехники). Пособие к изучению дисциплины. – М.: МГТУ ГА, 2007. 1314 Сафоненков Ю.П. Схемотехника, часть 1. Пособие к выполнению курсовой работы. – М.: МГТУ ГА, 2007. 805 Сафоненков Ю.П. Схемотехника, часть 1 Пособие к выполнению лабораторных работ. М.: МГТУ ГА, 2003. Вспомогательные материалы Для практического использования в учебном процессе вычислительной техники студентами дневного и заочного отделений сформированы дидактические материалы. Они предназначены для самостоятельной работы по дисциплинам “Схемотехника, часть 1” и “Проблемно-ориентированные пакеты прикладных программ в радиотехнике”. С этой целью студентам – дневникам и заочникам выдается диск DVDROM со всеми необходимыми программами и учебными материалами. Этот диск студенты самостоятельно размножают таким образом, чтобы у каждого из них имелись все необходимые программные средства, учебная, методическая и справочная документация, предназначенная для подготовки к занятиям, экзаменам и зачетам, выполнению заданий. Материалы также могут быть использованы при изучении смежных дисциплин и выполнении выпускных квалификационных работ. При адаптации некоторых, наиболее важных, программ выполнены работы по введению в них библиотек русских элементов и приведению графических изображений элементов к начертаниям, отвечающим нормам ЕСКД. Демонстрационное программное обеспечение по радиотехнике, представленное на дисках, современное, наиболее полно отвечающее требованиям подготовки радиоинженеров по специальности 160905. Вспомогательные материалы Содержание каталогов и подкаталогов на диске: \Books – подборка учебников по изучаемым дисциплинам (содержание в самом подкаталоге). \DOCS – учебная документация: - \Konotch – контрольные отчеты к лабораторным работам по курсу “Схемотехника, часть 1”; - \Lectures – конспект лекций (две части) по курсу “Схемотехника, часть 1”; - \Metod – методические материалы по изучаемым дисциплинам: - Elanix.doc – методические указания к практическим занятиям по дисциплине “Проблемно-ориентированные пакеты прикладных программ в радиотехнике” (Изучение программы System View фирмы Elanix); - Laboads.doc – пособие к выполнению лабораторных работ по курсу “Схемотехника, часть 1”; - Labpop - пособие к выполнению лабораторных работ по курсу “Проблемноориентированные пакеты прикладных программ в радиотехнике”; - Lecpop.doc – конспект лекций по курсу “Проблемно-ориентированные пакеты прикладных программ в радиотехнике”; - Metcont.doc – пособие к выполнению контрольной работы по курсу “Схемотехника, часть 1” для студентов-заочников (в настоящее время отменена, но может использоваться как справочное пособие); Вспомогательные материалы - Metiz.doc – пособие к изучению дисциплины “Схемотехника, часть 1”; - Metizp.doc – пособие к изучению дисциплины и выполнению контрольного задания по курсу “Проблемно-ориентированные пакеты прикладных программ в радиотехнике”; - Metkr.doc – пособие к выполнению курсовой работы по дисциплине “Схемотехника, часть 1”; - Metodmc.doc – методические указания по проектированию радиоприемных устройств на микросхемах; - \Ur – справочные материалы по учебной работе: - Bankzad.doc – банк заданий по курсу “Схемотехника, часть 1”; - Et_com.doc – эталонный комплект литературы по курсу “Схемотехника, часть 1”; - Form1.doc – форма 1 по ГОСТ2.104-68; - Form2.doc - форма 2 по ГОСТ2.104-68; - Form2a.doc - форма 2а по ГОСТ2.104-68; - Kmop1.doc – таблица зарубежных аналогов по микросхемам КМОП серии; - Kr_titul.doc – титульный лист курсовой работы по дисциплине “Схемотехника, часть 1”; - Lit.doc – список литературы по курсу “Схемотехника, часть 1”; - Litpop – список литературы по курсу “Проблемно-ориентированные пакеты прикладных программ в радиотехнике”; Вспомогательные материалы - Per1.doc - форма титульного листа перечня элементов по ГОСТ2.104-68; - Per1a.doc - форма последующих листов перечня элементов по ГОСТ2.104-68; - Prooads.doc – программа курса “Схемотехника, часть 1”; - Propop.doc – программа курса “Проблемно-ориентированные пакеты прикладных программ в радиотехнике”; - Quesall.doc – вопросы к экзамену по курсу “Схемотехника, часть 1”; - Quespop.doc – вопросы к зачету по дисциплине “Проблемно-ориентированные пакеты прикладных программ в радиотехнике”; - Rabpro.doc – рабочая программа дисциплины “Схемотехника, часть 1” для ДФ; - Rabproz.doc - рабочая программа дисциплины “Схемотехника, часть 1” для ЗФ; - Rabprpop.doc – рабочая программа дисциплины “Проблемно-ориентированные пакеты прикладных программ в радиотехнике” для ДФ; - Raprpopz.doc - рабочая программа дисциплины “Проблемно-ориентированные пакеты прикладных программ в радиотехнике” для ЗФ; - Task.doc – задания на курсовую работу по дисциплине “Схемотехника, часть 1”; -Ttl1.doc - таблица зарубежных аналогов по микросхемам ТТЛ серии. Вспомогательные материалы Программное обеспечение \MCad14-20 – Программа математических вычислений MathCad (англоязычная версия). - \MathCad14_Ru – русификатор к MathCad14Eng. Следовать инструкциям в файле readme.mht (запуск из Windows). \Handbook - Электронные книги для программы MathCad14. \Mathcad15 – Более поздняя версия Mathcad для Windows 7 \NI.Multisim12.0 - Программа моделирования электрических схем MultiSim (старое название Electronics Workbench); \Lab_multisim – лабораторный практикум по схемотехнике в среде Multisim. \MC9 - Программа моделирования электрических схем MicroCAP9. \SystemView_v5 – программа моделирования радиотехнических систем SystemView (версия 5). \Svu2009 – программа моделирования радиотехнических систем SystemVue 2009. Варианты заданий для курсовой работы по дисциплине «Схемотехника» ч.1. Задания выбираются из табл. 1 ... 4 методических указаний по первой букве фамилии и двум последним цифрам номера студенческого билета. Задания на курсовую работу для студентов дневного обучения могут выдаваться индивидуально. В таблицах приведены лишь основные исходные данные. Все необходимые дополнительные параметры выбираются или рассчитываются и обосновываются в процессе проектирования. Начальные буквы фамилии студента А...И Тип проектируемой схемы с источником питания Усилитель звуковых частот (Табл. 2) К...Р Широкополосный усилитель (Табл. 3) С...Я Импульсный усилитель (Табл. 4) Исходные данные для курсовой работы Исходные данные для расчета усилителя звуковых частот Пр. цифра 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 10 8 - 15 12 10 30 8 20 14 15 2 4 1 5 2.5 Пос. цифра 1 2 3 4 5 5 2 1 8 6 - 12 6 4 10 5 0.8 6 2.5 3 0.5 6 7 8 9 0 Рвых,Вт Uвых макс, В Rн, Ом Кг, % Мн Ес макс, мВ Rс, кОм 1.5 2.5 1.4 1.6 2 2.5 1.5 3 1.2 1.6 40 30 5 6 8 10 68 3 5 33 1.8 2.2 1.2 1.3 3 1.4 1.8 1.3 2 2.2 20 15 10 25 2 0.2 0.8 0.5 1 39 fв, кГц fн , Гц Мв 22 4 20 16 14 16 100 20 50 40 10 18 8 6 25 22 15 200 32 30 Диап. раб. темп. -10... +40 -20... +50 Исполнени е Биполярны еи полевые транзистор ы Транзистор ыи микросхем ы Исходные данные для курсовой работы Исходные данные для расчета широкополосного усилителя Пр. цифра 1 2 3 4 5 Uвых макс, В 14 6 8 10 9 6 7 8 9 0 5 11 15 12 4 Сн, пФ Rн Ом Кг % 39 51 - 300 75 100 4 3 6 1 2 Пос. цифра 1 2 3 4 5 47 43 - 60 150 50 1.7 1.5 2.5 5 0.8 6 7 8 9 0 Мн Ес макс мВ Rс кОм 2 2.5 2.2 1.2 1.5 2.5 2 1.5 3 2.2 35 5 12 25 6 1 3 1.5 0.1 0.3 3 1.6 2.4 3.5 1.8 2 3.5 1.8 3.5 4 10 20 30 8 15 5 8 14 12 10 fв, МГц fн , Гц Мв 4 3.5 1.2 2 2.5 70 1005 5 65 25 5 3 4.5 1.5 1.8 33 80 30 50 60 Диап. раб. темп. -20... +50 -10... +40 Исполнение Транзистор ыи микросхем ы Биполярные и полевые транзистор ы Исходные данные для курсовой работы Исходные данные для расчета импульсного усилителя Пр. цифра Uвых макс, В Сн, пФ Rн, Ом Т, мс Пос. цифра tи, t , нс мкс у Выбр. , % Спад , % Ес, мВ Rс, кОм Сс, пФ 1 2 3 4 5 6 8 10 12 15 100 75 62 50 100 - 10 25 4 3 1 1 2 3 4 5 20 18 14 5 20 250 450 200 300 350 3 5 3.5 1.5 2.5 1.2 1.3 1.6 2.5 2.2 35 15 10 25 12 5 12 8 6 10 47 15 10 33 22 6 7 8 9 0 16 18 20 25 30 47 33 - 75 150 300 6 50 5 15 2 6 7 8 9 0 8 15 10 30 12 360 280 380 220 260 1.8 2.2 45 6 1.8 1 3 1.5 1.8 2 20 30 18 45 8 0.1 3 6 1 0.8 12 6 10 8 5 Диап. раб. темп. Исполнение -10... +40 Биполярные и полевые транзисторы -20... +50 Транзисторы и микросхемы Электронная книга по проектированию аналого-дискретных устройств Электронная книга по проектированию аналогодискретных устройств Электронная книга Электронная книга Электронная книга Электронная книга Электронная книга Электронная книга Электронная книга Электронная книга по проектированию аналогодискретных устройств Электронная книга по проектированию аналогодискретных устройств Электронная книга по проектированию аналогодискретных устройств Электронная книга по проектированию аналогодискретных устройств Электронная книга по проектированию аналогодискретных устройств Электронная книга по проектированию аналогодискретных устройств Электронная книга по проектированию аналогодискретных устройств Пример выполнения электрической схемы Лабораторные занятия В ходе домашней подготовки надо проработать соответствующие теоретические разделы курса, изучить описание лабораторной работы, продумать методику измерений, ознакомиться с правилами эксплуатации используемых измерительных приборов, выполнить расчеты, указанные в описании, заготовить форму для отчета, оставив в ней место для размещения графиков, таблиц, выводов. Для каждой работы на диске имеются заготовки отчетов, включающие расчетные формулы, схемы лабораторных установок, таблицы и места для размещения графиков. Лабораторная работа в среде Multisim Введение Дисциплина "Схемотехника" необходима для понимания принципов построения основных узлов радиоэлектронных устройств. Любое радиотехническое устройство может быть представлено как совокупность узлов, работающих в линейном (аналоговом) или близком к нему режиме и нелинейном (режиме переключения). В первом случае изменение входного сигнала вызывает пропорциональное (или близкое к нему) изменение выходного сигнала. Второй случай характеризуется быстрым (скачкообразным) переходом устройства из одного состояния в другое с выдачей определенных амплитуд выходного напряжения (цифровых сигналов), которые условно принимаются за логическую единицу или ноль. Изучению первых из упомянутых устройств и устройств, позволяющих осуществить переход от аналоговых сигналов к цифровым и обратно посвящена первая часть курса "Схемотехника". Она состоит из следующих основных разделов: - усилительные устройства (т.е. устройства, работающие в линейном или близком к нему режиме), - аналого-дискретные устройства переходного типа, служащие связующим звеном между чисто аналоговой и цифровой частями системы, - устройства электропитания. Введение В процессе изучения материала нужно получить представление об: - основах и особенностях эксплуатации аппаратуры, построенной на базе аналого-дискретных схем, - конкретной технике, использующей аналого-дискретные схемы; Надо знать: - структуру, особенности аналого-дискретных схем, их области применения, роль аналого-дискретных устройств в обеспечении безопасности и регулярности полетов; - принципы работы, физические процессы, происходящие в схемах аналогодискретных устройств, назначение элементов, инженерные методы их расчета; - сравнительные технико-экономические характеристики изучаемых схем; - методы диагностики и поиска неисправностей в аппаратуре; - основы применения вычислительной техники и современные средства автоматизированного проектирования изучаемых схем; - руководящие документы ГА, Государственные стандарты, нормы ЕСКД, используемые при эксплуатации аналого-дискретных схем; - правила техники безопасности при работе с изучаемой аппаратурой. Введение Нужно уметь: - работать с научно-технической литературой; - ориентироваться в современной аналого-дискретной аппаратуре, методах ее расчета; - работать с измерительной аппаратурой при исследовании характеристик и ремонте изучаемой техники; - определять место отказа и выявлять отказавший элемент схемы в аналогодискретных устройствах; - работать с вычислительной техникой и грамотно ее применять при проектировании, производстве и эксплуатации аналого-дискретных устройств. По результатам изучения дисциплины студент должен приобрести опыт: - проектирования аналого-дискретных устройств; - работы с вычислительной техникой; - работы с измерительной аппаратурой при исследовании характеристик изучаемой техники. Понятие об усилительном устройстве Усилителем электрических сигналов называют устройство, позволяющее увеличить мощность подаваемых на его вход сигналов, за счет преобразования энергии источника питания в энергию полезного сигнала. Усилители электрических сигналов (в дальнейшем – просто усилители) находят широкое применение во всех областях радиоэлектроники таких, как радиосвязь, радиовещание, дальняя проводная связь, радиолокация, радионавигация, звукозапись, измерительная, импульсная и вычислительная техника, автоматика, телемеханика и т. д. Структурная схема усилительного устройства показана на рисунке. Усилитель имеет два входных зажима, к которым подключен источник сигналов. К выходу усилителя подсоединена нагрузка с сопротивлением Zн. Напряжение питания E поступает от устройства электропитания, условно показанного на рисунке в виде батареи. Заметим, что в структурных схемах очень часто с целью упрощения опускают источник электропитания, подразумевая его наличие в реальной схеме. Понятие об усилительном устройстве На рисунке источник сигналов показан в виде эквивалентной ЭДС Ес с внутренним сопротивлением Zc. Это наиболее часто встречающееся представление таких источников сигнала, как детектор радиоприемника, фотоэлектронный датчик, большинство типов микрофонов, ларингофоны, высокоомная воспроизводящая головка магнитофона, звукосниматель и т.д. Иногда источник сигналов бывает удобно рассматривать в виде эквивалентного генератора тока Ic с внутренней проводимостью Yc. Такое представление характерно, например, для низкоомных магнитных датчиков, ряда импульсных, логических схем и т.д. Сам усилитель является также источником сигналов для сопротивления Zн, которое может иметь активный или реактивный характер. В большинстве случаев сопротивление нагрузки усилителя невелико, поэтому для выходной цепи предпочтительно использование эквивалентной схемы в виде генератора тока, нагруженного на проводимость нагрузки. Классификация усилителей Усилители электрических сигналов принято классифицировать по основным признакам. По диапазону частот различают: - усилители постоянного тока (УПТ), усилители низких частот (УНЧ), усилители высоких частот (УВЧ), широкополосные. По характеру входного сигнала: - усилители непрерывных (гармонических) сигналов, - усилители импульсных сигналов. По назначению: - усилители напряжения, - усилители тока, - усилители мощности. По виду используемых активных элементов: - транзисторные, магнитные (индуктивные), диэлектрические (емкостные), ламповые и др. Классификация усилителей Усилители постоянного тока способны работать при подаче на их вход сколько угодно медленно меняющихся колебаний. Они могут усиливать не только переменные составляющие, но и постоянную составляющую входного сигнала. Усилители, неспособные усиливать постоянную составляющую, относят к усилителям переменного тока. Усилители низких (звуковых, ультразвуковых, тональных) частот используют для усиления колебаний с частотами, не превышающими примерно 200 кГц. Усилители высоких частот (радиочастот, промежуточных частот) предназначены для усиления электрических колебаний, частоты которых выше тональных. Чаще всего эти колебания модулированы, что характерно для радиосигналов, излучаемых передатчиком, и, принимаемых, например, антенной радиоприемного устройства. Усилители высоких частот имеют свои особенности и подробно изучаются в курсах “Формирование и передача сигналов”, "Прием и обработка сигналов". Широкополосные усилители (или видеоусилители) обладают полосой пропускания от десятков - сотен герц до единиц мегагерц. Характерной особенностью широкополосных усилителей является большое отношение высшей и низшей рабочих частот, достигающее десятков тысяч и более. Классификация усилителей На вход усилителей электрических сигналов могут поступать сигналы различной формы. Если сигнал непрерывен, то его, как правило, можно представить в виде суммы гармонических колебаний, что существенно упрощает расчет и испытание схемы. Устройство, предназначенное для увеличения мощности таких колебаний, принято называть усилителем гармонических (непрерывных) сигналов. При анализе работы усилителей гармонических сигналов можно пренебречь возникающими нестационарными процессами, так как последние протекают значительно быстрее изменения полезного сигнала. Усилители гармонических сигналов находят применение в телефонии, радиовещании, радиосвязи, звукозаписи, телеметрических системах непрерывных процессов, измерительной технике и т. д. Усилители сигналов, амплитуда которых по сравнению с длительностью принимает дискретные или быстро меняющиеся значения, принято называть усилителями импульсных (дискретных) сигналов. Для того чтобы форма сигналов на выходе устройства не искажалась, нестационарные процессы в нем должны протекать очень быстро. Усилители импульсных сигналов находят применение при передаче и приеме телеграфных, радиолокационных, радионавигационных, телевизионных сигналов, цифровых кодов, команд управления и т. д. Классификация усилителей В соответствии с основным назначением различают усилители напряжения, тока и мощности. Как правило, к усилителям мощности относят те, которые способны отдать в нагрузку заданную мощность. Увеличение мощности электрических колебаний можно осуществить с использованием различных усилительных элементов. Под последними будем понимать элементы, обладающие способностью усиливать сигналы. К их числу относятся транзистор, электронная лампа, дроссель насыщения (в магнитном усилителе), варикап или вариконд (в емкостном или параметрическом усилителе), туннельный диод и другие. Транзисторные усилители являются наиболее универсальными, могут работать в очень широком диапазоне частот, просты в устройстве и эксплуатации. Транзисторные усилители могут быть собраны из отдельных (дискретных) элементов или изготовляться за единый технологический цикл на одном или нескольких кристаллах полупроводника или подложке. В последнем случае говорят об усилителях в микросхемном исполнении. Принципы построения усилителей Комплекс условий, в которых работает электрорадиоэлемент, в том числе и усилительный элемент, называют режимом работы. Для нормальной работы усилительного элемента и вывода его в нужные части вольтамперных характеристик к его входному электроду подводят постоянное напряжение, называемое напряжением смещения. Получающееся в схеме, при отсутствии входного сигнала, распределение напряжений и токов называется рабочей точкой. В зависимости от типа усилительного элемента и решаемых схемой задач напряжение смещения может быть положительным, отрицательным или равным нулю. Транзистор, да и любой другой усилительный элемент, может обеспечить увеличение мощности сигнала только в том случае, когда изменению входного сигнала соответствует пропорциональное изменение выходного сигнала, т.е. он работает в линейном режиме. Транзистор не усиливает сигналов, если он находится в закрытом состоянии (режим отсечки коллекторного тока) или полностью открыт, т.е. работает в области насыщения. Условимся, что далее мы будем рассматривать линейный режим усиления, если нет специальных оговорок. Принципы построения усилителей В состав усилителя, как правило, входит несколько усилительных элементов, включаемых друг за другом. Каждый из них требует наличия дополнительных элементов связи, смещения, температурной стабилизации, фильтрации, обеспечивающих нормальную работу усилительных элементов и их взаимосвязь. Совокупность дополнительных элементов вместе с самим усилительным элементом образует каскад усиления (иногда в каскаде могут присутствовать два или более усилительных элемента, соединенных определенным образом и выполняющих одну и ту же задачу). Современный усилитель обычно содержит несколько каскадов. Условия работы последнего (оконечного) каскада, как правило, сильно отличаются от условий работы предыдущих каскадов, называемых каскадами предварительного усиления. В каскадах предварительного усиления действуют небольшие токи и напряжения, создаваемые полезным сигналом. Параметры усилительного элемента при воздействии малых сигналов практически не изменяются, а так как его режим выбирается, исходя из условия попадания сигнала на линейную часть вольтамперных характеристик, то можно считать, что предварительные каскады работают в линейном режиме. В оконечных каскадах, как правило, действуют большие напряжения и токи. При этом усилительный элемент изменяет свои параметры, а токи и напряжения могут попадать в различные области его вольтамперных характеристик, в том числе и не совсем линейные. Поэтому данный режим работы усилительного элемента называют квазилинейным. Межкаскадная связь В радиоэлектронике используется большое число различных схем каскадов усиления. Они отличаются усилительными элементами, способами их включения, видами пассивных элементов, входящих в каскад, и их соединением. Для передачи сигнала от одного каскада к другому, от источника сигнала ко входу усилителя и от выхода усилителя к нагрузке применяют специальные цепи, носящие название цепей межкаскадной связи. Одновременно эти цепи могут использоваться для подачи напряжений на электроды усилительных элементов. Имеются четыре основных вида цепей межкаскадной связи: гальваническая (непосредственная), резистивная, трансформаторная, дроссельная. Название каскада обычно дают по примененной схеме межкаскадной связи (например, резистивный каскад, трансформаторный каскад, каскад с дроссельной нагрузкой, каскад с непосредственной связью) Межкаскадная связь Межкаскадная цепь непосредственной связи наиболее проста и экономична. Она может пропускать самые низкие частоты вплоть до нулевых (постоянный ток). Недостатком непосредственной связи является взаимосвязь установки рабочих точек соединяемых усилительных элементов, значительная температурная нестабильность их режимов. Резистивно-емкостная (или резистивная) цепь позволяет разделить по постоянному току схемы соединяемых каскадов, что дает возможность осуществить независимый выбор рабочих точек транзисторов, проста в изготовлении. Недостатком ее является ухудшение воспроизведения низких частот за счет возрастания сопротивления переменному току емкости связи Ссв при понижении частоты, что ведет к увеличению падения напряжения сигнала на ней. Дроссельная (или дроссельно-емкостная) цепь межкаскадной связи улучшает энергетические показатели каскада, т. к. дроссель в течение периода сигнала накапливает и отдает энергию с минимальными потерями. Однако она сложна в производстве, имеет большие габариты и массу, обладает значительными паразитными параметрами, способными существенно исказить спектральный состав усиливаемого сигнала. Поэтому дроссельная цепь межкаскадной связи применяется редко, например, в узкополосных системах типа выходных каскадов радиопередатчиков. Межкаскадная связь Трансформаторная цепь позволяет оптимизировать условия работы усилительного элемента в каскаде за счет того, что она обладает способностью трансформации сопротивлений. Поэтому трансформаторный каскад имеет наибольшее усиление по мощности. В нем имеется возможность создания симметричных напряжений, подключения нескольких нагрузок. Недостатками трансформаторной цепи являются высокая стоимость, громоздкость, трудоемкость изготовления, большая масса, необходимость защиты от внешних магнитных полей, взаимозависимость между воспроизведением высоких и низких частот (отношение верхней и нижней усиливаемых частот не превышает тысячи). Обратная связь Хотя полезный сигнал через цепь межкаскадной связи передается от предыдущих каскадов в последующие, практически всегда существует возможность попадания его из последующих каскадов в предыдущие. Связь между цепями усилителя, посредством которой усиливаемый сигнал передается в направлении обратном нормальному, т.е. от последующих каскадов в предыдущие, называют обратной связью. Обратная связь может: - определяться физическими свойствами и конструкцией усилительных элементов (внутренняя обратная связь); - быть следствием неудачного расположения, монтажа элементов, плохой фильтрации напряжений питания (паразитная обратная связь); - организовываться специальными цепями для придания усилителю нужных свойств (внешняя обратная связь). Внутренняя обратная связь присуща усилительным элементам и принципиально неустранима. Ее действие может быть ослаблено рациональным выбором усилительного элемента и особыми схемными решениями. Обратная связь Паразитные обратные связи возникают за счет емкостного или индуктивного взаимодействия между проводниками и вследствие проникновения сигналов в цепи питания каскадов. Внутренние и паразитные связи могут изменять свойства устройства в нежелательном направлении, поэтому при конструировании усилителей необходимо применять меры для ослабления влияния этих связей. Внешняя обратная связь является важным инструментом направленного изменения свойств усилителя и широко используется на практике. Усилитель, охваченный обратной связью, можно представить в виде, показанном на рисунке. Если входное колебание и колебание, прошедшее по цепи обратной связи находятся в противофазе, то в схеме имеет место отрицательная обратная связь. При сложении указанных колебаний в фазе имеет место положительная обратная связь. Преимущественное практическое применение нашла отрицательная обратная связь, улучшающая параметры усилителя. Обратными связями могут охватываться как отдельные каскады, так и группы каскадов и усилитель в целом.
