Рис. 8.4. Многокаскадные усилители с параллельной ООС по напряжению:

_{а — двухкаскадный; б — трехкаскадный}

Типовая схема последовательной ОС по напряжению представлена на рис. 8.5.

Рис. 8.5. Усилитель с последовательной ООС по напряжению

Выходное напряжение, полярность которого противоположна напряжению на управляющей сетке лампы, делится с помощью делителя напряжения R₁R₂. Часть выходного напряжения, действующая на резисторе R₂, является напряжением ОС. Это напряжение подводится к входной цепи благодаря соединению средней точки делителя с нижним концом вторичной обмотки трансформатора, т. е. последовательно с входным напряжением. Сумма этих двух напряжений является входным напряжением усилителя.

Другие схемы с ООС рассматриваемого типа показаны на рис. 8.6.

Во всех трех схемах напряжение ОС подается в цепь катода синфазно с управляющим напряжением. Поскольку эффективное входное напряжение усилителя является разностью переменных напряжений, действующих на сетке и катоде, условия питания аналогичны тем, которые имеют место при последовательном соединении двух источников переменного напряжения, из которых одно (соответствующее переменному напряжению на катоде) имеет противоположную полярность по отношению к другому.

Рис. 8.6. Усилители с последовательной ОС по напряжению:

_{а — двухламповая схема: б — двухламповая с трансформатором, не инвертирующим фазу; в — одноламповая с фазоинвертирующим трансформатором}

Из рис. 8.6 следует, что в однокаскадном усилителе такой способ введения напряжения ОС возможен только при использовании трансформатора, переворачивающего (инвертирующего) фазу напряжения, действующего на аноде лампы. Для резистивного усилителя (рис. 8.6, б) необходимы два каскада. Если в схеме применяется трансформатор, то он не инвертирует фазу напряжения (рис. 8.6, в).

В транзисторных схемах число каскадов резистивного усилителя, обеспечивающее соответствующую фазу обратного напряжения, подводимого к резистору в цепи эмиттера, также должно быть четным.

Усилители со связью по напряжению последовательного типа характеризуются повышенным входным сопротивлением и пониженным выходным.

Да, эмиттерный повторитель и его ламповый аналог катодный повторитель являются схемами с ООС по напряжению последовательного типа. Это следует из схемы (рис. 8.7).

Рис. 8.7. Эмиттерный повторитель

Выходное напряжение, возникающее на резисторе R_э в цепи эмиттера, синфазно с входным напряжением. Все выходное напряжение вычитается из напряжения, действующего на базе, и в результате транзистор управляется разностью обоих напряжений. Анализ эмиттерного повторителя как схемы с ОС приводит к таким же результатам, которые получают при анализе схемы с ОК. Следовательно, усиление по напряжению повторителя меньше единицы; входное сопротивление велико, а выходное мяло.

Связь по току последовательного типа в схемном отношении является наиболее простым видом ООС. Для получения такой связи достаточно из усилителя удалить конденсатор, шунтирующий резистор в цепи эмиттера (рис. 8.8, а). Изменения тока коллектора, вызываемые переменным входным сигналом, создают на этом резисторе переменное напряжение, а поскольку этот резистор включен последовательно в цепь эмиттера, управляющее напряжение представляет собой разность между подводимым ко входу напряжением и переменным напряжением, действующим на резисторе. Достоинством последовательной связи по току является увеличение входного и выходного сопротивлении усилителя

Последовательную ООС по току часто применяют в качестве местной связи. Однако иногда ее используют в многокаскадных усилителях, как, например, в усилителе, представленном на рис. 8 8, б. Характерно, что в этой схеме помимо многокаскадной связи в первом и третьем каскадах через резистор R_f действуют также местные связи.

Рис. 8.8. Однокаскадный (а) и трехкаскадный (б) усилители с последовательной ОС по току

Усилитель с параллельной ООС по току представлен на рис. 8.9. Связь этого типа используется почти исключительно в транзисторных схемах, поскольку сильная нагрузка, вносимая цепью ОС на вход усилителя, несущественна из-за малого входного сопротивления транзистора. Параллельная связь по току вызывает снижение входного и повышение выходного сопротивления усилителя.

В рассматриваемой схеме изменения тока второго транзистора вызывают изменение напряжения па резисторе в цепи эмиттера. Это напряжение, фаза которого противоположна фазе входного напряжения, управляет первым транзистором. Коэффициент ОС определяет сопротивление резистора R_f.

Рис. 8.9. Усилитель с параллельной ОС по току

Операционным усилителем называется усилитель с очень большим коэффициентом усиления, предназначенным для работы с внешней цепью ООС, свойства которой и, определяют главным образом свойство всей схемы в целом. Наличие ООС обеспечивает стабильность работы усилителя, увеличивает его динамический диапазон по входу, а также положительно влияет на линейность и ширину полосы.

С точки зрения схемотехники операционный усилитель трактуется как «черный ящик» с определенными входами и выходами. Не вникая в детали устройства операционного усилителя, можно сказать, что он характеризуется однородной конструкцией и в настоящее время выпускается почти исключительно в виде интегральной микросхемы.

Помимо несомненного преимущества, которым являются малые габаритные размеры операционного усилителя, более существенно то, что все его элементы изготовляются в идентичных условиях в течение единого технологического процесса. Поскольку все элементы выполнены на общей подложке, параметры всех сравнимых элементов почти одинаковы, а из-за сильной тепловой связи создаются условия почти идеальной компенсации изменений параметров этих элементов в зависимости от температуры.

В состав операционного усилителя входят: дифференциальный усилитель, схема с высоким входным сопротивлением (например, выполненная на полевых транзисторах), схема Дарлингтона, эмиттерный повторитель, выходная схема с повышенной выходной мощностью и т. п. Все эти схемы обеспечивают получение большого коэффициента усиления, высокое входное и низкое выходное сопротивления и возможность симметричного входа. Операционные усилители в полупроводниковом исполнении отличаются непосредственными связями между каскадами, т. е. они являются усилителями постоянного тока.