Ядерная электроника - Цитович А.П.
Скачать (прямая ссылка):
Существует много причин, приводящих к изменению коэффициента усиления в импульсном усилителе без обратной связи. К ним относятся: непостоянство напряжений источников питания, большая температурная зависимость параметров транзисторов и других элементов и т. п.
Большинство этих факторов можно ослабить, применяя стабилизированные источники питания, высококачественные детали и термостатирование. Ho это обходится дорого и, главное, не позволяет добиться хорошей стабильности коэффициента усиления. Лучшие результаты удается получить, введя отрицательную обратную связь. Неизбежная при этом потеря усиления легко компенсируется добавлением нескольких каскадов. Как уже отмечалось, вопрос стабильности коэффициента усиления в импульсных усилителях детекторов излучений имеет первостепенное значение, особенно в тех случаях, когда измеряются амплитуды импульсов. Поэтому схемы усилителей с отрицательной обратной связью находят здесь широкое применение.
Отрицательная обратная связь улучшает стабильность коэффициента усиления, значительно уменьшает нелинейные искажения усиливаемого сигнала. При введении отрицательной обратной связи нелинейные искажения ослабляются в (1 + /Ср) раз. Опасность нелинейных искажений особенно велика в последних каскадах импульсных усилителей, где амплитуда сигналов значительна. Поэтому последние каскады усилителя детектора излучений также следует 'выполнять по схеме с отрицательной обратной связью.
Введение отрицательной обратной связи существенно меняет также частотные характеристики усилителя. В общем случае коэффициент усиления К и коэффициент обратной связи комплексны и зависят от частоты, поэтому действие обратной связи по-разному проявляется в различных участках частотного диапазона. Так, например, если с ростом частоты коэффициент обратной связи па-
63
дает, то коэффициент усиления в этой области увеличивается, т. е. при помощи отрицательной обратной связи можно получить более равномерное усиление по диапазону или, в случае необходимости, — подъем его на краях. Обычно в импульсных усилителях детекторов излучений вводят специальный элемент регулировки параметров обратной связи, которым пользуются во время настройки усилителя. При некоторых параметрах схемы отрицательной обратной связи иногда наблюдается генерация, т. е. на выходе усилителя появляются синусоидальные или релаксационные колебания. Причина этого — нежелательные фазовые сдвиги на выходе схемы обратной связи. Если фазовый сдвиг становится равным 180°, то для этих частот отрицательная обратная связь превращается в положительную и при достаточном усилении наступает генерация. По той же причине в широкополосных усилителях, рассчитанных для работы с детекторами излучений, обратной связью охватывается, как правило, не более трех каскадов, ибо дальнейшее увеличение числа каскадов приводит к чрезмерному сдвигу фаз на высоких частотах и'появлению паразитных колебаний.
Следует отметить, что схемы с отрицательной обратной связью последовательного типа обладают еще двумя очень важными свойствами: они имеют большое входное и малое выходное сопротивления. Первая особенность используется для согласования электронных схем с детекторами излучений, вторая — для согласования с соединительными высокочастотными кабелями и другими низкоомными нагрузками. В частности, указанными свойствами обладают широко применяемые схемы эмиттерных повторителей.
Существует много различных способов схемного выполнения отрицательной обратной связи в секциях. Очень часто отрицательная обратная связь подается в цепь эмиттера усилительного каскада (рис. 2.13,а). Данная схема построена на триодах разного типа: Ti—п—р—п\ T2—р—п—р. Связь между каскадами — гальваническая. Отрицательная обратная связь создается при помощи резистора <i?5. Коэффициент обратной связи в области средних частот равен
о _ ^o.с ___ ^5
^ВЫХ ^5 + ^7
'Рис. 2.13. Усилительные секции с отрицательной обратной связью:
а — двухкаскадная секция; б — секция с дифференциальным каскадом
>64
а коэффициент усиления находим из выражения (2.14)
JC * I + R4ZRi.
Полоса пропускания в области высоких частот определяется параметрами цепи #7С3. С помощью конденсатора Сз схему подстраивают на максимальную крутизну нарастания сигнала при допустимом выбросе.
Сигналы отрицательной обратной связи удобно подавать на дифференциальный каскад, имеющий большое входное сопротивление и два входа — прямой и инверсный. В схеме, приведенной на рис. 2.13,б, дифференциальный каскад выполнен на транзисторах Ti, T2. Входной сигнал поступает на базу Tu а сигнал обратной связи — на базу T2 с делителя Ru Rz, подключенного к выходу усилительного каскада на T5. Коэффициент усиления в данном случае равен
K=I+R1IR2-
Конденсатором С\ производится частотная подстройка схемы.
Следует обратить внимание на то, что коэффициент усиления секций с отрицательной обратной связью определяется параметрами делителя сигнала обратной связи. Поэтому для обеспечения хорошей стабильности схемы резисторы делителя и подстроечный конденсатор должны быть термостабильными.
