Опадчий Ю.Ф., Глудкин О.П., Гуров А.И. Аналоговая и цифровая электроника (2000) (1095415), страница 33
Текст из файла (страница 33)
Таням образом, относительное изменение коэффициента усиления уснлнтеля с ООС в глубину обратной связи раз меньше, чем без нее. Очевидно, что нестабильность коэффнцнента усиления устройства с ООС будет зависеть к от нестабильности коэффициента передачн самой кепи ООС. По аналогнн с ранее проделанным, определим величину этой нестабнлькости: ЬКи оос - ЫКи оос ЬуЬос) ЬЬос) г(Ки оосгпЬос Ко 1(1 + КиоЬос)о; ЬКиоос ЬКиоос/Киоос = — Киоодбос (1 + КиоЬос) ЬосМ1 + Киоаос)о КиоЬос нлн ЬКи оос — КеЬосйбос ~(1+ КиоЬос) (5*22) где ЬЬис — относнтельное нзмененне коэффициента передачи ценя ООС. Знак минус в полученном выражеккн говорит о том, что увелнчеике Ьос ведет к сннжекню Киоос.
Используя (5.21) к (5.22) н считая исходную снстему линейной, для суммарной кестабильностн коэффнцнента передачи можно записать следующее выражение ЬКи оос х = о Кио/(1 + Киой ос) — КиоЬосЬЬос/(1 + КиоЬос) (5 25) Следует отметить, что прн глубоких ООС, т. е. при выполнении условна КиоЬос2 1, кестабнльность коэффкцнента передачн уснлнтеля полностью определяется нестабильностью элементов его цепн обратной связи: ЬКи аосх -ббос.
По аналогия для относительного изменения коэффициента передачи уснлителя с ПОС можно получнть следующее выражение: ЬКи пос и м™Кио~(1 — КиоЬос) + КиоЬосЬЬосИ1 — Кио Ь ос) (5.24) Получекное выражение показывает, что относительное изменение козффнцнента передачи уснлителя с ПОС прн прочнх равных условиях всегда больше, чем у нсходного уснлителя.
Прн этом знак ЬК ипосозависнт от конкретногозкачення коэффицнента передачк цепи ПОС. 1ба Прнмер 5.4. Прн кзненсннн нзпряжсння пнтанкя от 11 до 12 6 ноэфйшпнгнт уснленвя интегрального усмлнтеля тнпа К140УДО изменяется от 4,5 10з ло 6 1Оэ. Длн случая анедекня лннейной цепи ООС с Ьос 0,01 определнть зкаче. нна Кп оос п Ькпоос Решение. 1. Со~ласно выражению (5.20) ннесы Кп осс Кээ/(1+Коэьос) 6. 10эг(1+6 10э ООЦ 964. 2.
Относнтсльное нзнененне кожрфнцнента уснлення уснлнтьая цепы ООС равно б !Оз-4,5 10з 0,25 6 1От ЬК ио Киа юпп К из нап пК1 Кио А ио жах 3. Так как цеаь ООС лннейна, то ее параметры не завнсят от напряжения пнтанвг н ЬЬос О. Тогда согласно выраженпю (5.23) получнн ЬНоос ЬКпчl(1+Казаса) 0,25)(1+6 10з 0,01) ~че,! ° 10-т 2. Относительное изнеаенке коэффициента усмленяя уснлнтеля без цепн ООС раппа Кис нпп Кис жш ио впп ° 1 3. Прн нспольэованнн цекн ООС по выходному напряженна коэффнцкент Ьос йг)(й~+йг) (сн.
рнс. 5.23,а). Тогда ЬЬ Ь (Т,)-Ь (Т -ЬТ) ЬЬ Ьос Ьос (Те) Так как ТКС резнсторов цепы ООС одннакоа, ныеен К(Тэ)+йз(То) йг(Тэ-ЬТ)+йъ(То-ЬТ) йт й П-ТКСЬТ) О. й~+йэ й,(1-ТКСЬТ)+йэ(1 — ТКСЬТ) ЬА'ие Следовательно, ЬЬос~О к Ькп оос= = 1+К,„Ь„" Прнжер 5.5. Прн уменьшенни температуры окружавшей среды от +30 до -50" С козффпцкспт уснлення ннтегралького уснлнтела тяпа К554УД2 снкжается с 27.10э до 18 !О'. Определить максимальный коэффнцнепт уснлеамя уснлнтеля в случае ааеденкя цепн лпнейной ООС прн условнн Ькэоос 0,01, Температурный коэффнцкент сопротналення резнсторов (ТКС) цепм ООС одн. некое.
Решение. 1. Согласно аыражекпв (5.23) кнеем ЬКие Киейос ЬКи оос "Ьос" 1+Кио Ьос '+Кио рос 4, Требуемая глубина ООС равна Асо ) ! 70 З!З! К<~о ~ Вяоог>с .7 27'КН ~ 0 0$ 6. Коэффипнеит усиления усилителя прн найденной глуйнне ООС равен Кис 27.!0 К ' =8!О. ооос ! ! Д й !+27.!03.! 2.!О 3 Полоса уснлнпаемых частот. Введение цепи ООС всегда расшнряет полосу уснлнваемых частот уснлнтеля. Пронллюстрнруем сказанное на примере уснлнтеля, нередаточная характернстнка которого имеет внд )э (7г) — Кое, (у~р+ 1) Охватим такой усилитель частотонеэавнснмой цепью ООС с коэффнцнентом передачн Ьог. Тогда передаточная функция усилителя с ООС будет нметь пнд Ф'оос (Я (К !(7' 7г+ 1)И1+ К Ь 7(7~77+ 1)тт= Ан оос/((7;I(! + КиеЬос)'р+ 1)- По определению. полоса пропускання усилителя определяется по уровню сннэкенггн его коэффнцнента передачи в 72 раз, т.
е. на 3дб. Для исходной ш редаточной функции этому падению соответствовала частот» !/7',. После введения ООС эта частота, согласно полученной передаточной функция больше в (1+КооЬос) раз, чем до введення ООС (и глубнну отрнцательной обратной связи) Уэ оос =У.
(1+ КпеЬос) (5.25) Логарнфмнческан амплнтудно-частотная характернстнка рассматриваемого усилителя прнведеиа на рнс. 5.25. .<г-и э угг Рис. 6.26. Изменение ЛАЧХ усили- теля прн введении пени ООС !6Ф гллнаи ° егл г!ггв «-и э >ив Рнс. 5.26. Изменение ЛАЧУ усилителя при введении пеяг ПОС Предположим, что исходный усилитель охвачен цепью ООС. глубина которой (1+Киебос) =10. Тогда Киоос=Кое!10, т. е. котф фицнент усиления уменьшился на 20 дБ. Прн этом новое значч ннг верхней частоты полосы пропускания увеличилось в 10 ра ~ (ГьООС 1О).
СЛЕдОВатЕЛЬНО, НОВая АЧХ МОжЕт бЫтЬ ПОЛуЧШШ смещением вниз горизонтального участка исходной характери. стнкн н» величину 201п(1+КоеЬос), т. е. иа 20дБ. Прн этом частота сопряжения (верхияя частота полосы пропускання) будет находиться на наклонном участке характеристики исходного усилителя. Физически полученное расширение полосы пропускания можно объяснить следующим образом. Как было показано ранее, снижение коэффициента усиления усилителя с цепью ООС являлось следствием уменьшения реального значения его входного напряжения и.„т и.е — Ьосн., (см.
рнс. 5,21). Вызванное увеличением частоты уменьшение собственного значения Ко приводит к уменьшению выходного напряжения усилителя. Однако при этом снижается н абсолютное значение напряжения обратной связи иос=Кьивмя. Последнее, при постоянстве входного напряжения ньяя увеличивает реальное значение входного напряжения усилителя и„.„„н, следовательно, увеличивает его выходное напряжение.
Таким образом, до некоторой частоты уменьшение Кп сопровождается увеличением и,„,„„, что обеспечивает как постоянство выходного напряжения, так и Киоос усилителя. Этот же вывод можно сделать н непосредственно нз выражени» Кн оос-1!Ьос (5.20), До тех пор, пока Кпйос>1, Кп оос-!Фос и не зависит от абсолютного значения Кгл Если в рассматриваемом примере цепь ООС заменить на ПОС, то полоса уснлнваемых частот усилителя уменьшится: (рпос (Р) =(КшНТР+ 1)И1 — КоеЬос~(у',Р+ 1)] Ки пас~(ГьМ вЂ” Киайос)) Р + 1) или /'ь пос.=Уе(1 -Кцойос).
(5.26) При этом частотную характеристику усилителя с ПОС можно получить смещением вверх горизонтального участка исходной характеристики на величину 20!и(! — Киейос) дБ, Новое значение верхней частоты пропускання усилителя у,пос определится пересече. нием нового горизонтального участка с продолжением асимптоты с наклоном — 20дБ/дек.
(рис. 5.26). Таким образом, при введении ПОС полоса пропускання усилителя сужается в (1 — КоеЬос) раз. Прннер б.а. Передаточная фуняння интегрального уснлнтеля типа К!4ОУДт имеет анд !р(р! ЗО ° !Вт!!!дв !Оэр+!!. Определять глубину ООС н соотает. стауюанй ей яоаффнннент уснлення Каное на условна !ч !ОпГн. Решен не. 1. Значевне верхнее частоты волосы нровусквння нскодного уснлнтеля равно М2н = Ч2»Т= 1/2» ° 1,59 ° 10-'= 100 Гв 2.
Согласно вырэженню (525) !«оос )«(1ОК«эрос), откуда У ' ! 10 10з э„—,( ~ ~) „„,( —;„-.~) з.з.«-'. 3. козффнцнент уснлення уснлнтсля нрн заданной назссе эрон)слзннв сосласно зырэженню (520) разек Кио 30. 10з А' ~~к г йи.ювл«« -300 нлн Киоос 49,5дв. Исходное знэчтнне Ксч 89.5дВ, Следовательно, уэелнче. нне 1, в 100 рэз эрнвело к сннжеэню Кн в 100 раз, нлэ на 40дЬ. Нелинейные искажен»». Введение в усилительное устройство цепи ООС снижает как коэффициент нелинейных искажений усилителя, так и влияние на его выходной сигнал внешних помех. Проиллюстрируем сказанное. Ранее, в 9 5.2.
мы онределнлн коэффициент нелннейкых искажений (коэффнцнсн! гармоник) как отношение вида К, =Уи,„+и,.+и, +...(и,. В предположении, что усилитель является линейной системой, можно сказать, что напряжение любой гармоники на его выходе вие зависимости <л природы его возникновения складывается из собственного напряжения этой гармоники и напряжения этой же гармоники, прошедшей через цепь ООС и повторно через усилитель. Следовательно, для цронзвольной гармоники сигнала на выходе усилителя можно записать (г! оос К вЂ” Г-Г оосК вЬ откуда Ц оос = К Ф + Китрос).
Следовательно, любой сигнал, появившийся на выходе усилителя, вне зависимости от природы его возникновения будет уменьшен в (! +КооЬос), т. е. в глубину отрицательной обратной связи раз. Подставляя полученное соотношение в выражение для коэффициента гармоник, получим К оос" (г'Уз ~(! + К!врос)з+ 6', 1(! -)- КиэЬос)з+ -/Ц (5,27) илн К«оос =К«)(! +КыоЬос) (5.28) 166 Рассуждая аналогично, можно прийтн к выводу, что прн ваа. денни в усилитель цепи ПОС его нелинейные искажения возрас. тают: Кн пос — К (1 — Киевск,).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
