Войшвилло Г.В. Усилительные устройства (2-е издание, 1983) (1095412), страница 11
Текст из файла (страница 11)
(3.59) (3.60) выражения (3.60) видно, что при небольшом значении (1<рв~ (п/2) 1<рв ) ()>ра). 66 ивать бвв(1) =сонэ( (кривая 2), кроме боковых участков, на >торых коэффициент усиления усилителя и глубина ОС уменьается и характеристики 2 — 1 сближаются. Если число полюсов передаточной функции больше двух, то ° изменяется при двух полюсах в области )р — оо от 0 до — 180', при трех — от 0 до †2' и т. д.; в области частот 0 — 1р эти >еделы составляют 180, 270' ... В результате на отдельных участ,х частотного диапазона ОС становится положительной, бвв(1) = 6в(1), кроме того, возможно образование характерных максигмов АЧХ (кривая 3).
Применение ОС способствует расширению полосы пропускания стот и снижению частотных искажений в пределах этой полосы ~ис. 3.14,б). Расширение полосы равномерного усиления способвует уменьшению фазового сдвига (по абсолютному значению) переходных искажений, Последнее объясняется тем, что расшиние полосы в сторону меньших частот эквивалентно увеличению стоянкой времени заряда конденсатора С, (рис.
2.16,б) и уменьнию неравномерности вершины импульса Л (рис. 2.20,б), а сширение полосы в сторону верхних частот связано с кажущимуменьшением постоянной времени заряда Ср (рис. 2.16, в) и емени установления >„ (рис. 2.20,а). Однако при образовании >ксимума АЧХ в области верхних частот устройство ведет себя к колебательный контур, добротность которого превышает кричеокое значение (Я,р — — 0,5), — возникают значительные выбросы ис.
2.20,а), недопустимые особенно при усилении сигналов изоажения. Общие выражения (3.7) и (3.28) позволяют составить авнения АЧХ и ФЧХ, если известны аналитические зависимости ,: и В от частоты. Так, в более простом случае частотно-незавнмой ОС (В =сопз1), отрицательной в области средних частот, е. при Гж)р (рис. 2.17), >(>т=г(>в+>ра ь180'=О+я>в->-180'=О, т. е. =180', а Кв(1) =Кв.
При любой другой частоте >рвчь0 и ЗИ,2. ВНУТРЕННИЕ ПОМЕХИ помощью ОС удается в значительной степени снизить внут- помехи и на выходе усилителя. Допустим, что источник расположен где-либо в средней части схемы усилителя и что коэффициенты усиления от входа до условной линии раздела и от этой линии до выхода соответственно Равны К!в и К3, пРичем ке=К!НК3 — коэффициент усиления усилителя. Усилитель усиливает ЭДС помехи в Кэ раз, а коэффициент передачи по цепи ОС равен ВКш, при этом возвратное отношение и глубина ОС оказываются такими же, как и для ЭДС сигнала на входе, т. е. Г= =1+КЗВК!е=1+ВКе.
Следовательно, напряжение помехи на выходе ослабляется в цепи ОС так же,,как и сигнал, т. е. в число раз, равное ее глубине (13,Р=13й(1+ВКе) =(73,4Р, где У3„— напряжение помехи на выходе усилителя без ОС. Поскольку ОС ослабляет в равной мере и сигнал и помеху, то отношение сигнал- помеха при действующей ОС остается прежним. Если при введении ОС с глубиной, равной г, одновременно повысить амплитуду сигнала на входе, то отношение сигнал-помеха при этом увеличится в Е раз.
Это свойство широко используется для снижения фона. Благодаря уменьшению чувствительности к пульсациям напряжения их допустимый уровень повышается, что позволяет упростить фильтр выпрямителя (иапример, исключив дроссель, применив конденсаторы с меньшей емкостью и т. д,); не говоря уже о возможности питания переменным током цепей накала мощных выходных ламп.
Помеха типа дрейфа, если она возникает в выходном, предвыходном каскадах усилителя, подобно фону, снижается в г раз, и это используется в устройствах с бестраисформаторным двухтактным выходом. Чтобы избежать снижения коэффициента усиления, достаточно в предварительный усилитель добавить одиндва каскада. Однако отношение сигнала к помехе такого вида, как тепловой шум источника, сигналы или шумы усилительного элемента во входной цепи усилителя, не удается повысить, применяя ОС. 3,4,3. ПЕЛ!И!ЕПНЫЕ ИСКАЖЕНИЯ И ДИНАМИЧЕСК!3й ДИЛПАЗОН Введение ОС позволяет уменьшить нелинейные искажения, возникающие в усилителе.
Физически этот эффект объясняется тем, что посторонние составляющие выходного напряжения или тока — гармоники и комбинационные частоты — по цепи ОС попадают на вход усилителя и снова появляются на выходе, но уже в фазе, противоположной фазе начальных (задающих) величин. Прн небольших исходных коэффициентах гармоник усилитель допустимо считать линейным и тогда гармоники и комбинационные частоты изменяются так же, как и внутренние помехи при сохранении одного и того же значения сигнала на выходе.
Это значит, $7 то прн. одном и том же значении сигнала на выходе при отсуттвии и действии ОС коэффициент гармоник окажется меньше в исло раз, равное глубине ОС; лгх йг/(1+ВКа) =/гг/Р. (3.61) 1ри сравнительно большом /г, нелинейные искажения снижаются >еньше. Получение весьма малых нелинейных искажений особенно важо для усилительных устройств многоканальной связи: глубина )С у них может составлять 50 ... 70 дБ и больше. Снижение уровя внутренних помех и повышение линейности усилительного стройства способствует расширению его динамического диапао~а.
Под чувствительностью понимается изменение той или иной арактеристики усилительного устройства, вызванное изменением оминальных значений параметра одного или нескольких элеменов. Из характеристик усилительного устройства наибольший инерес представляют такие функции цепи /Ч(Р), как Кв(Р), Квк(Р), 'вв(Р), 1вх(Р), ~вых(Р), )выв(Р). Чувствительность функции цепи к изменению номинального начения параметра х одного элемента функции цепи /)/(р, х) г(/>//у г(!и Лг (3.62) >(х/х г(! и х 1апример, чувствительность передаточной функции Кх()ь>, х) = вКх(ьь х)с~~а~ '>, зависимость модуля и аргумента которой аходится путем логарифмирования: !п Кв()ь>, х) =1пКа(ь>, х)+ Ь) рх(ы ), ы, к к по в> г/Ка(гв, х)/Ка(гв, х) !>('ра(в>, х] г(х/х г(х/х Если функция цепи зависит от параметров нескольких элеменов, то в общем виде в =г([1п/)/(р, х, х,)1=;~~ 8„", — ', (3 63) У (Р, х,...х„) х, Проектирование на основе синтеза усилительных устройств со табильными характеристиками, предназначенных, например, для >ногоканальных систем связи (в частности содержащих активные >ильтры), а также для измерительных приборов (особенно выполенных на ИМС), базируется на положениях теории чувствительости.
Примером использования понятия о чувствительности является ывод выражения (3.33), которое было получено в результате диф>еренцирования Кхг по Ка, т, е. яхве (3.64) ка (( К„(( Кв ба З.З. УСИЛИТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА С КОМБИНИРОВАННОЙ ОБРАТНОЙ СВЯЗЬЮ При рассмотрении устройств с последовательной и параллель- ной ОС (по входу н выходу) было установлено (В 3.3), что она способствует изменению входного и выходного сопротивлений, но только в одном свойственном используемому виду ОС направле- нии, причем степень вносимого изменения оказывается тем замет- нее, чем больше глубина ОС. Входное и выходное сопротивления зависят от многих параметров усилителя (в частности от его соб- ственных сопротивлений и коэффициентов усиления).
И наконец, у этих устройств изменение внешних сопротивлений на входе (ис- точник сигнала) и выходе (нагрузка) сказывается на глубине ОС. Применение комбинированной ОС позволяет получить незави- симость глубины ОС от внешних сопротивлений и входного и вы- ходного сопротивлений, от параметров устройства (в частности от коэффициента усиления и глубины ОС). Последнее свойство ком- бинированной ОС является весьма ценным для линейных усили- телей, которые применяются в установках многоканальной связи. Схема усилительных устройств с комбинированной ОС по вхо- ду и выходу в ряде случаев оказывается сложной, кроме того, в ней нередко используются трансформаторы, так как вход и выход могут не иметь обшей точки или соединения с общим проводом (корпусом).
Структурные схемы усилительных устройств с ~комби- нированной ОС в обшем случае содержат один или два шестиполюс- гй ника связи. г В простейшем случае устройство с комбинированной ОС может состоять из однокаскадного усилителя с двумя цепями ОС: последовательной по току и параллельной по напряжению (рис.
3.15). В режиме г в короткого замыкания как на входе, так и на выходе параллельная ОС, элементом которой является резистор гс'н= 1/У'и, не действует. Элемент последовательной ОС по току представлен резистором гсп=лв', эта ОС не пропадает при короткозамкнутых входе и выходе, и ее влияние не сказывается в режиме холостого хода. д(ля оценки влияния ОС этого вида можно воспользоваться приближенным методом, основанным на предположении, что при. сутствие резистора ггн эквивалентно изменению параметров тран- зистора. Используя равенства (3,23), (3.45), (3.47) и приняв, что Я =Ам, т — 11П~, Нм=ймю У~=)хгж 2~ — Рт, Ям= — 6~~ /А~в получим: Рас 8 !о Схема устройства с последовательно-параллельной ОС по току и по напряхгенню А'ма=Увх Г=йиа+йвт'аАВ1' 59 й„.=й; Уа„ И'иэ «ив+ "ааааа 1+ умэ хв 11 1 )1в Йахэ)йаав) 1+ Уа|в ))в Квмх Р)г,=о = + йв + "ив аэвэ Влияние ОС, обусловленной наличием резистора Л'и, описы~ется выражениями (3.35), (3.36) и (3.42), в которых Уи, У,, эы» У1 ) а И УВ ЗаМЕННЮТСН СООТВЕТСТВЕННО На Э щэ й 11э Й ааэ йь 17Яа и 1/Й'в.
При этом сквозной коэффициент усиления и ~звратная разность определяются с помощью равенств (3.16) и ).18) — (3.20) . Следует отметить, что глубина ОС такого вида из-за ограниниости коэффициента усиления не может быть большой; кроме >го, из-за влияния одних и тех же элементов связи Рв и Р в на юдное и выходное сопротивление невозможно получить любые ~ебуемые значения Л„р и Рэыхр, притом не зависящие от пара- тров усилителя.
Для решения такого рода задачи применяются >лее сложные устройства, в частности многокаскадные усилители многополюсные цепи ОС мостового типа. Рис. З.16. Общая схема усилителя с комбиниро- ванной ОС Общая схема устройства с комбинированной ОС содержит .тырехполюсные цепи К и В, а входная н выходная цепи пред'авляют собой шестиполюсники (4, 5) (рис. 3.16). Зги цепи ха1ктеризуют следующие коэффициенты передачи: к-и,)и;, в=и,)и„ (3.65) к, = и,)и„к. =й)и., (3.66) в,= и,а„в,=и,)и,. (3.67) В прямом направлении передача сигнала, вообще говоря, возожна помимо усилителя через цепь ОС, для которой Кобщ=~Ч~~~ )и К=О. Коэффициент усиления устройства в области средних частот ~висит от всех коэффициентов прямой передачи и глубины ОС. к = иа)и, = к кка)р „+ к (3.68) ге (3.69) Р =1+В В ВК 60 — глубина ОС в режиме короткого замыкания по входу (3~=0).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
