Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
КОУ, Л.10, стр.1
КОУ, ЛЕКЦИЯ 10. ОБРАТНЫЕ СВЯЗИ В УСИЛИТЕЛЯХ
Вопросы лекции:
10.1. Классификация обратных связей (ОС)
10.2. Влияние ОС на параметры усилителя.
10.2.1. Влияние ОС на коэффициент усиления.
10.2.2. Влияние ОС на входное сопротивление усилителя.
10.2.3. Влияние ОС на выходное сопротивление усилителя.
10.2.4. Влияние ООС на искажения и на стабильность работы усилителя.
10.2.5. Уменьшение ООС помех на выходе усилителя.
10.1. Классификация ОС
ОС называется такая связь, при которой сигнал передаётся в направлении, обратном направлению усиления (рис.10.1а).
ОС называется положительной, если напряжение ОС совпадает по фазе с напряжением сигнала и усиливает его действие.
Действие отрицательной обратной связи (ООС) противоположно.
ОС называется частотнозависимой если коэффициент обратной связи зависит от частоты, . У частотнонезависимой ОС коэффициент обратной связи не зависит от частоты.
ОС может быть специально организованной и паразитной.
В зависимости от подключения ко входу усилителя ОС может быть последовательной и параллельной.
В зависимости от того, как ОС снимается с выхода усилителя, ОС может быть по току или по напряжению.
На рис.10.1б показана последовательная ОС по напряжению.
К
U′вх
Uвх
Uвых
Uвых
Uвх
К
Zн
Uсв
R2
Uвых
β
Uсв
R1
β
а) б)
Рис.10.1. Общая схема ОС (а), включение в схему усилителя последовательной ОС по напряжению (б)
КОУ, Л.10, стр.2
10.2. Влияние ОС на параметры усилителя.
10.2.1. Влияние ОС на коэффициент усиления
Обратимся к рис.11.1б и определим влияние ОС на коэффициент усиления.
Отметим, что коэффициент обратной связи:
(10.1)
Для схемы рис11.1б .
Коэффициент усиления без обратной связи
. (10.2)
Коэффициент усиления с обратной связью
, (10.3)
. (10.4)
В (10.4) знак плюс соответствует положительной обратной связи (ПОС), которая усиливает действие входного сигнала, а знак минус ООС.
Запишем: , разделим числитель и знаменатель на UВХ: :
. (10.5)
Откуда: , (10.6)
где: – фактор ОС; – глубина ОС.
Знак плюс в формуле (10.6) соответствует ООС, а знак минус - ПОС.
ПОС увеличивает усиление усилителя, а ООС его уменьшает.
ООС в усилителях применяется чаще положительной, т.к. она улучшает другие параметры, и, что особенно важно, снижает искажения.
Отметим, что при глубокой ООС, т.е. при , , коэффициент усиления определяется только цепью ОС и не зависит от первоначального усиления.
КОУ, Л.10, стр.3
10.2.2. Влияние ОС на входное сопротивление усилителя
В зависимости от того, как ОС подключена ко входу усилителя, она влияет на входное сопротивление (рис.10.2). Формулы далее приводятся для ООС, ПОС действует противоположным образом.
Uвх
Zвх
К
Zвх
U′вх
Uвх
К
Zсв
Uсв
Uсв
а) б)
Рис.10.2. Схемы последовательной (а) и параллельной (б) ОС
Рассмотрим влияние последовательной ООС на входное сопротивление усилителя. Входное сопротивление усилителя при наличии ОС:
(10.7)
Из (10.4):
(10.8)
Подставив (11.8) в (11.7), получим:
КОУ, Л.10, стр.4
,
то есть: (10.9)
Таким образом, входное сопротивление усилителя, охваченного последовательной ООС увеличивается пропорционально глубине ОС.
При параллельной ООС (рис.10.2б) входное сопротивление уменьшается:
(10.10)
Выражение (10.10) показывает, что входное сопротивление усилителя, охваченного параллельной ОС, определяется как входное сопротивление без ОС, параллельно которому включено сопротивление связи, уменьшенное в число раз, соответствующее глубине ОС.
10.2.3. Влияние ОС на выходное сопротивление усилителя.
В зависимости от того, как ОС снимается с выхода усилителя, она влияет на выходное сопротивление (Рис.10.3).
а) б)
Рис.10.3 Влияние ООС на выходное сопротивление усилителя:
а) – при ООС по току, б) – при ООС по напряжению.
Для ООС по току:
(10.11)
КОУ, Л.10, стр.5
Для ООС по напряжению: (10.12)
В выражениях (10.11) и (10.12) и - коэффициенты обратной связи при коротком замыкании и при холостом ходе на выходе, соответственно.
ООС по току увеличивает выходное сопротивление и приближает усилитель к идеальному источнику тока. ООС по напряжению уменьшает выходное сопротивление усилителя и приближает его к идеальному источнику напряжения.
10.2.4. Влияние ООС на искажения и на стабильность работы усилителя.
ООС уменьшает нелинейные искажения пропорционально глубине ОС. Это наиболее важное свойство ООС в связи с которым она широко применяется.
; (10.13)
Частотные искажения также уменьшаются, однако, не столь значительно:
,
откуда:
, (10.14)
где: КН, КСР – коэффициенты усиления на низких и средних частотах усилителя, не охваченного ООС.
Аналогично:
, (10.15)
где: КВ – коэффициент усиления на высоких частотах усилителя, не охваченного ООС.
Стабильность работы усилителя повышается
(10.16)
, – относительные изменения коэффициента усиления усилителя охваченного и не охваченного ООС, соответственно.
КОУ, Л.10, стр.6
ООС стабилизирует коэффициент усиления ,
при , . (10.17)
10.2.5. Уменьшение ООС помех на выходе усилителя.
Допустим, между первым и вторым каскадами усилителя действует помеха с э.д.с. Еп (рис. 10.4).
Uвх
Zн
Uвых
К2
К1
En
Uсв
β
Рис.10.4. Двухкаскадный усилитель, охваченный ООС, в котором действует помеха с э.д.с. Еп.
Напряжение помехи на выходе усилителя:
(10.18)
Если ООС нет, т.е. β = 0, Uп вых = Еп·К2
Из (10.18) следует, что ООС уменьшает действие помех примерно в число раз, соответствующее глубине ОС. Одновременно в такое же число раз снижается и коэффициент усиления.
Итоги занятия: