Опадчий Ю.Ф., Глудкин О.П., Гуров А.И. Аналоговая и цифровая электроника (2000) (1095415), страница 32
Текст из файла (страница 32)
Примечание. Слевует отметить, что рассмотренная методика снравелэива для устройств с однонаправленной передачей сигнала, т. е. для устройств, в которых изменение параметров исследующих звеньев ие должно оказывать влияние на параметры яредыдунэнэ звеньев. На основе сделанного замечання момсно сформулировать два условна, регламентнрующне практическое применение наложенной выше методики: 1.
Если в структуру уснлнтельного устройства входит,несколько звеньев, формнрующнх в одном частотном днапаэоне различные наклоны его суммарной ЛАЧХ, то между этими звеньямн необходнмо включать блоки, обеспечивающие однонаправленность передачи сигнала. В транзисторных усилителях роль такнх блоков, как правнло, выполняют каскады на полупроводннковых прнборах. 2. Непосредственное каскадное соединение несколькнх звеньев, формнрующнх разлнчные участкн наклона суммарной ЛАЧХ уснлктельного устройства, допустимо лишь в случае, если нх постоянные временн существенно отлнчны. На практике это означает, что наклоны ЛАЧХ, формнруемые непосредственно последовательно соеднненнымн звеньямн, не должны суммироваться.
Пронллюстрнруем сказанное на примере. эзв Пример 5.3. Спроектировать усилитель низкой частоты с полосой пропуска. иня от ИО Гц до 5кГп и коэффициентом усиления 100 Спад частотной характеристики вне полосы пропускгння ~20дБ!де>ь Р е >и е п п е 1. Согласно заданию ЛАЧХ проектируемого уснлителыюго устройства должна иметь впд, показанный на рис. 5,17: >>.=2и! =200н; ы, 2н), 10 000н; 20 19 К>н= 40 дБ 2 Полученная ЛАЧХ может быть разбита на несколько алемеитарныт звеььев, амплитудно.час>отмыв характеристики которых показаны на рис 5 !й.а именно: УУ> !и) К>и=40 дБ; >Р,)р)= У>р)!У,р + 1); )из!Р) 1ЛУ>р+ 1) 3 Физической !налнзацией )Р>(!ь>) является идеальное усилительное звено с коэффициентом передачи К>н !00.
Физической реализацией В'т(рн) является звено, пока>апиг>е на рнс $.19. Это частный стучай звена, рассмотрены>ге п Рнс 517 Аснмптотичсскаа ЛАЧХ уснллтгаьногп устройства Рис. 5.19 Ретнстнвно емк>мтпая цепь коррекции 1$6 Рис 546 Представление суммарной ЛАЧХ усилительного устройства суммой характеристик >чсмеш*рньп ушев Рпс. 5.20. Прппцепкальпач схема усили- тельного устройства б.б, ОВРЛТНЛЯ СВЯЗЬ В УСННИТЕЛЯХ Обратной называется связь между цепями усилителя, посредством которой сигнал передается в направлении, обратном нормальному, т. е. не нз предыдущего каскада в последующий, а наоборот. Все виды обратной связи сильно изменяют свойства усилительного устройства, поэтому они широко используются для направленного изменения его параметров. В обгцем случае сигнал обратной связи может либо суммнро.
ваться с входным, либо вычитаться из входного сигнала усилителя. В зависимости от этого соответственно различают положительную и отрицательную обратные связи. Получим значение коэффициента усиления для обоих этик случаев. Обратная связь называетсл положительной если гроза входного сигнала усилителя и сигнала обратной связи совпадают. В этом случае для обобщенной структурной схемы усилителя с обратной связью, приведенной на рис. 5.2), можно запнсатап и „Анни...„;, икх т а-е+ йосиеи., где Ьос — коэффициент передачи цепи обратной связи. Рнс 521. Обобпзеиная структурная схема уси.тительного устройства с пенью обратной связи Рис. 5.22, Изменение передаточной характеристики усилительного устройства при введении различнмх пеней обрат. иой связи !5У примере 52 (Я,=со) Физической реализацией ртз(йе) яьзиетгн мено, раьчии~ ренное в примере бл.
4 С учетом условий, приведенных в $ 5,4, полива схема нроектаруенп| усилительного устройства имеет вид, показанный иа рнс 5.20. В табл. 5.) приведены наиболее часто встречающиеся злсмен тарные йОщепн, соответствующие пм передаточные функции и ЛАЧХ, Таблмаа Ь! и ЛАНХ Реааьавге аепа а ееетаететауагагае мм Ф'(р) Синге иесгонн ноа времене с иврвмегрвми Лачх Эвено гт!а! т,р т, юсг Ягг!АЪ тр+ ! тгр тр+ ! гттт 177, тг~+! "'Ттр+! 1 ег еагрф/дев Ко тир+ ! Яг а!гн! а с асс р, а рг ~Ь ра ' ал„ т =ягсг т <я +юг!с, йг К й, + Кг йг Ке =— % +Юг т дгсг те=в Аг,Я,С, йг + Кг Кг «» Йг+й ЙгКасг мг 'с™г т, КгС т = !к + юг!с Яг Кое гсг г Агг гатт /~емм Отсюда К«пос «н «Й~е о = К«оД( — ЬосК«о) ° (5,! 9» Полученное выражение показывает, что введение в усилитель ип.
ложнтельной обратной связи увеличивает коэффициент усиления, Физически это озкачает увеличение наклона передаточной харин теристнки усилителя (рис. 5.22). Если Ьос достигает значенкн )!Коо, то знаменатель (5.!9) обращается в нуль, что фнзн неки соответствует получению бесконечного коэффициента уснлспня, Прн дальнейшем увеличении Ьос, К«нос становится отрицатель ным, что означает получение на передаточной характеристике усн лнтеля участка с отрицательным наклоном. Передаточная харак уеркстика прн этом перестает быть однозначной. Обратная связь называется отрицательно«, если срази входного сигнала усилителя и сигнала обратной связи отл«наютсл на угол л. В этом случае для обобщенной структурной схемы усилителя с обраткой связью (см.
рис. 5.2)), можно записать: и „„- «, — Ьос«,„„. Тогда Ка с- ннн!ин -К !((+Ь К ). (5.20) Введение отрицательной обратной связи уменьшает коэффициент усиления усилителя. Это проявляется в уменьшении наклока его передаточной характеристики, Следовательно, введение любой обратной связи приводит к вращению его передаточной характеристики относительно начала координат (см. рис. 5.22). Следует отметить, что если цепь обратной связи охватывает весь усилитель, ее принято называть общей обратной связью. В противном случае, т.
е. если обратная связь охватывает только часть усилителя, ее называют местной. По способу получения сигнала обратной связи принято разлицать обратную связь по напряжению и току. Для получения обратной связи по напряжению сигнал обратной связи должен быть пропорционален выходному напряжению усилителя (рнс. 5 23,а) Ряс $23 Способы полунення снгнала ОС и-но нннрнинннкн 6 — но току а) Рить $.24. Способы оиепеипи спсиааи оорвтиой сияэп ио входную иепь усилительиоти устройства: в — ввелеллвлеелвввя, 6 — лвивллельввя Для получения обратной сиизн по току, сигнал обратной связи снимают с дополнительного измерительного элемента (датчика тока гл,), включенного последовательно с нагрузкой (рнс. 5.23,б). По способу введенця сигнала можно выделить последовательную и параллельную обрп1пыс связи. Для получения последовательной обратной связи сигнал с выхода усилителя вводится последовательно с источником входного напряжения (рис.
5.24,и). В этом случае на входе усилителя вы. полияется алгебраическое суммирование напряжений и,„„=и, +нос Для получении параллельной обратной связи сигнал с выхода усилителя вводим я параллельно источкнку входного напряжения (рис. 5.24,б). В вием случае иа входе усилителя происходит алгебраическое суммирование токов евх ус евя + 1ОС. Конкретный знак входных сигналов усилителя зависит от того, какая (положительная илн отрицательная) обратная связь вво. дится в устройство.
Возможны комбинированные способы как снятия, так н введения сигнала обратной связи. Однако из.за противоположного действия иа свойства усилительного устройства такие способы иа практике иепользуются весьма редко. В соответствии со сказанным, можно выделить четыре основные типа цепей обратной связи: последовательная обратная связь цо выходному иапряжекию; последовательная обратная связь по выходному току; параллельная обратная связь по выходному напряжению; параллельная обратная связь по выходному току.
Каждый из указанных типов может осуществлять как положительную, так н отрицательную обратные связи, В общем случае значение коэффициента передачи цепи обратной связи может как зависеть, так и не зависеть от частоты снг1бо нала, В соответствии с этим различают частотозависимую (инерционную) н частотонезависнмую обратные связи. Применение частотозавнскмых цепей обратной связи позволяет изменять свойства усилительного устройства только в требуемом диапазоне частот.
В качестве звена передачи сигнала обратной связи могут быть использованы как линейные, так и нелинейные элементы. Это позволяет изменять свойства усилителя только для заданных значений входного сигнала. Все перечисленные особенности раскрывают широкие возможности использования цепей'обратной связи для направленного изменения свойств усилительного устройства. К7. ВЛНЯННВ НЕПН ОВРАТНОЯ СВЯЗИ НА ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ УСИЛИТЕЛЬНОГО УСТРОЙСТВА Как уже отмечалось, введение обратной связи сильно изменяет основные характеристики усилителей. Рассмотрим более подробно это влияние.
Коэффициент усиления. В реальных усилительных устройствах коэффициент усиления (передачи) сильно зависит как от параметров используемых элементов, так и от условий эксплуатации: изменения температуры окружающей среды, изменения напряжения питания, старения элементов или их замены при ремонте и т.
п. Ранее было показано, что введение отрицательной обратной связи (ООС) приводпт к снижению коэффициента усиления (см. 5.20), а введение положительной обратной связи (ПОС)— увеличивает Кн (см. 5Л9). Теперь рассмотрим, как будет изменяться относительный коэффициент уснлс~ик для устройства без обратной связи н с ней. Рассмотрим сначала случай цепи ООС, для которой согласно (5.20) Киоос= Кио/П + Кичьос).
Предположим, что исходный коэффициент усиления получил пРиРашение ЬКнь Найдем дла этого слУчаЯ значение Ькноос. Для этого разложим выражение (5.20) в ряд Тейлора с удержанием только линейных членов: д Киоос = (4Ки оос/г)Кио) АКин' а <иоос П+Киоэос) — Кооэос лк В+К„,ьос )~ ~!/(1 + Кбчй )з Тогда акиоос аКно (~+Киоьос) йКиоос = к,~«+к„,ь„р 16! нлн ЬКиоос =ЕКиоД1+К Ьос), (5.21 ) где ЬКи оос н ЬКио — относнтельные нзменення коэффяциента усиления устройств с ООС н без кее. Величину (1+ КиоЬос) обычно называют глубкной обратной связи.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
