Хоровиц П., Хилл У. Искусство схемотехники (5-е изд.,1998) (1151957), страница 69
Текст из файла (страница 69)
а блцаларя абратнаи связяэ(йъ: ',!» вхОлвОга цалаяжсвйя выли гнется выхалиа1 а (В(,„„), В 1а.зы1ейц1сх1 Ий( Ъбобгцвм цо..учеиныс рсзульп11ы 2)',й Ря. 1М их и на токи. и на напря- ~: й(так, на усилительный б лак напряжение, равное ()„ '.,')Зыходное напряжение больцзс "„'в,А раз: А(Ц вЂ” Вс)„„) = (), '= (А)(1 т АВ) 3 (I„„, и коэффи ' ' Ения по напряжению при заме обратной связи Ц. „1Ц, равен + АВ). одедующая Ъерминология. К усиления при замкнътой це' ' й связи. А . коэффш1иен.1 уси разомкнутой цепи обратной -:козффициент передачи в петле йиязи ',петлевое усиление) дубина абра~пои связи тя дифГо сигнала, или коэффии схемы.
Цепь обратной т иногда ))-цепью (что не Го отношения к козффи;-.Ф,;е. Ьз,э транзистора). обратной связи : 2евю$ителей , квк влияет обратная связь на )йй. Действие обратной связи прежде всего в том, что можоцени.1ь усиление схемы Р Искаженна, а также в там, чта входной ц выхолной импс- иая оценка усиления. ч. Еит усиления цо напряжению . ',11+ АВ). Если считать величин; „, Нта А бесконечно болыцой, та ,"Х,,= 1 В.
Зтгът ре.1ульта1 мы цау24(зньп1е, га1'да рассмат)ъивяли пе'юший уси читал -. в котором .,4)()у)ра'гной связи подавался иа нв" вхОл с цамО1цыа делителя ЦОДЬЦЮЧЕННЪЛ О и ВЫХОЛЪ У. Каэфф1пшен1 )сидения 1ю при замкну'1 ий пепи об)зат'прелставляет собан величинь ЯОэффвлиен ъ' передачи де'1и" яженвя В том случае когда Нт,4 О1раничсп, обратная связь 'уменьшае1 влияние изменении сходящих пал воздействием , ':температуры, величины сигнала ОЙРаення евнзь н онереннонные уенлнтелн 249 и 1 и.). Допустим, например. что зависимосгь коэффициента А от частоты можно представить в виде графика, показанного на рис.
4.67. Усилитель с такой характеристикои, без всякого сомнения, можно отнести к числь плохих (коэффициент ъсиления изменяется в 10 раз). Представим., что мы ввели обратную связь и В = 0,1 (подойдет простои делитель напряжения). Коэффициент усиления при замкнутой цепи образной связв изменяется от 1000'(1+(1000.0.1)) или 9.9 до 10 000)'»1 1 (1О 000 0,1)), илн 9,99.
В 1ом же диапазоне частот изменение коэффициента усиления составляет всего 1еь Если пользоваться терминологией, принятой в технике звуковых часгаг, то неравномерность характеристики усилителя без обратной связи в па юсе частоз составляет )- 10 дБ, а при наличии обратной связи неравномерность характеристики составляе1 всего -1- 0,04 дБ Если включить последовательна три таких каскада, то коэффициент усиленна вновь будсг равен 1000, а неравномернасть асгае1. ся почти такой же малан, как у одного каскада с обратной связью. Подобная задача )а именна неабхадимас1ь получения плоской характервс11ми 1слефаююго усиди 1'с:1я) привела к изОб)мтмви1О Отрипа ' ельпан абрш иои связи Изабпез ю сць 1 ара.1ьц Ьлэх циси з (журпаз Е)сггга а,"' Гд1)шеепл»ь 53.
114 (1934) ): ЯУстанавлено, ч1а если взя1ь усилитель. коэффициент усиления кагора1а болыце, чем нужно, скажем ца 40 дБ ( И ООО-кра1ныи запас па мацгиости), а з,1геъ1 цыдхл1очи1ь х иемь цель обратной связи таким образам, чтобы гюгасит1, нзбыта шос уснлеш1с, то оказывае1ся, сто пас1аянства усиленна замезна улу ппаезся, а линейность увелнчиваегсяа. 256 Глина 4 Оврвтван свюь н овераяновные усялвтели 251 (1 > АВ) В,„ "«Вд ) ь, Ри 471 Если взять производную от б по А (~ б,, А). о нетрудно показа , ч«, уменьшение относительных изменении коэффициента усиления при замыкании петли обратной связи определяется ве»ичиной коэффициента 1рубости. АК«К = == 117(1 ° АВ)1АА,'А.
Следова1ельно, дся получения хорошей характеристики необходимо, чтобы коэффипиент петлевого усиления АВ бы,. значительно больше единицы. Это равносильно условию. согласно которому козффициен ~ усиления при разомкнутой петле обратной связи должен быть намного больше. чем коэффициент усиления при замкнутой петле обратной связи Увеличение стабильности сопровождается уменьшением нелинейности. коюрая определяется изменениями коэффициента усиления в зависимости от уровня сигнала. Входной вмпедяис.
При построении схемы с обратной связью зо входного напряжения или тока вычитается некозорая часть, пропорциональная выходу (такую обратную связь называют соответственно последовательной нли параллельной обратнои связью). Например. в неинвертируюшем ОУ часть выходного напряжения вычитается «в дифференциального напряжения, действующего на входе, а в инвертирукндем происходит вычитание части входного тока В этих двух случаях обратная связь противоположным образом влияет на вхолной импеданс, Обрауная связь со сложением напряжения уве. личивает входион импеланс при замкнутой петле обратной связи в (1 ~ АВ) раз (по сравнешцо с разомкнутой схемой). и то же время обра'рная связ~ о сложенном ~ока умсньдуае; ее~ во столько же раз При стремлении коэффициента передачи пе7ли обратной связи к бесконечности входнои импеданс (со стороны входа усижпеля; стремится к бесконечное«н нлв к нулю соответственно Этс7 и понятно.;ак как обратная свя,*ь ся сзожекием напряжения стремится вынес~и вз входного такой сигнал.
что в резулыатс паление нацряжепия на входном сопро тивлеини уснтпезя буде1 меньше в АВ раз; это свопы рода следящая связь. Об- ратная связь со сложением тока шает сигнал на входе усилитела, пода ' ' его током, текущим по цепи обра связи Посмотрим, как обратная связь м действующее значение входного импе '"' са на примере обратнои связи со с нием напряжений. Аналогичные пения вы можете провести и для вте ' случая.
Используем модель ОУ с ко ' ным входным сопротивлением (рис. 4', Входное напряжение б,„уменьшае»сФ:, величину Вб,„„, и на выходах усиля ' действует дифференциальное напр 17, 1 -— - 1/.„— ВП,„„. Входнои ток этом равен б„— Вб.„я Я,„ б„~1 — .АВ (1 ° АВ)71 Я,„ е« Отсюда действующее значение вх; дя н сопротивления равно „— — 17'„1,„== '11 ~ АВ1 В Классическая схем; шжнвер;ярую ОУ с обратной связь«о имее; тсу~уо та, а вид, как показано на Рнс 469 Длх зтяй схемы В =-. К.
(В,, а яу ь коэффиул«~» УСИЛЕНИЯ ПО ПаПРЯжЕНШО ОПРЕДЕ77ЯЕГяЛ ~'„' выражением К =- 1 — В:Я:»я ш«еж»Ф!!'. в: но~ о случая коэффициент усиления ш7 ~!" лряжению при разомкнутой цепи обрх",',;", нон связи А равен бесконечности н вхо~:: нои импелаис также равен бесконечное«р;; Для конечного коэффициента гсереда»11зз ' хной связи справедливы выра нные выше ;р)я)яуерии)ууиун«его ОУ отличается ~«)йинвертирующего ОУ и впали'* йесследУет отдельно. ЛУчше все- ~рнвсатЬ ее как сочетание вход»ура, управляющего схемой с ; ~вязвю со сложением тока В случае обратной связи со Тока (параллельной) на входе ' (1«йиертируюшем) суммирую-- "',цепи обратной связи и входной ввилитель является фактически "с передаточным сопротивле::фВеобразует входной ток в вы«2ряжение).
Обратная связь 'зцнпеданс со стороны исумми'цодаь Яе в (1 + А) раз (поправка((ахать). При очень ботп ших ':~~рффициеи га передачи в петле Фйрзи (например, в ОУ) входной 'у))у«еньшается ло долей ома, что '„Хорошей характеристикой для с токовым вх дуем В качестве .можно привести усилитель фо -тиусэд. 4.227 и логарифмический Тель (разд. 4.141 - де. он д; .': ...', инв р:и исус~я Я.„-.
И, я И„П А.. 2,„.- ' '14 Анх и=.'*и, ли., ° й.7 Классический инвертируюший ОУ. показанный на рисунке, представляет собой сочетание усилителя с параллельной обратной связью и резистора. подключенного последовательно ко входу, Входной импеданс в этом случае равен сумме сопротивления Я., и импеданса со стороны суммирующей точки. Для петли с высоким коэффициентом усиления В„и В, приблизительно равны между собой Очень кстати сейчас в качестве упражнения вынести выражение для коэффициента усиления по напряжению для инвертируюшего усилителя с конечным усилением в петле обратной связи.
Выражение имеет вил д = — А(1-.В) '(1 1 АВ1. где В опрелеляется как и раньше. а именно В = Я77(Я, -1- Я,). Для предельного значения коэффипиента усиления А при разомкнутой пепи обратной связи, б = 1(В + 1 (т е б ' Ла!В«) Уирааааяиы 4.11. Вывспите прелылупн.е выражения ляя вяслнсп иыпсаанса н асаффиииента усилении ливер.ируи7пиа с уси. вселя Выходной имиеданс. Обратим теперь внимание на то. что пень обратнои связи передает с вь»хода на вход сигнал, пропорпиональный либо выходному напряжению, либо »оку нагрузки.
В первом случае выходной импеданс при замыка. нии обратной связи уменьшается в (1 ',. АВ) раз. а во втором - во столько же раз увеличивается Рассмотрим зто явление на примере напрюкения Начнем с модели. представленнои на рис 4.71 На 252 Глава 4 Овратиая связь н оисраииааннис усилители 253 -."" Вуйцусй ь щгнал ть т, согхжо пара нзнеторньуи усилитель иошиости с стрииатальной обратной сватью эгон схеме выходной импеданс показан в явном виде Для упрощения вычислений воспользуемся следующим приемом: замкнем вход накоротко и положим, что выходное напряжение равно (У; определив выходной ток 1, найдем выходной импе- ланс Я',„„ =- (Уу1.Напряжение 11 на выходе созлает на входе усилителя падение напряжения.
равное -Вт(У, которое в свою очерель создает во внутреннем генераторе усилителя напряжение — АВ(У. Выходной ток при этом равен (У вЂ” ( — АЖУ) (У(1 ь АВ) 1= )1, „Я„„ слеловательно, дейсгвуюгций выходной нмпеданс опрелеляется выражением Ут„„„=- 11'1 = Л,„„у(1 т АВ). Если используется обратная связь по току. т е сигнал обратной связи пропорционален току в нагрузке, зо выражение для выходного импеданса принимает вид Ут' „= Я,„„(1 ь АЗ).
Можно использовать несколько цепей обратной связи как по току. так и по напряжению В общем случае выходнон импеданс опрелеляется формулой Блэк- мана где (АВ)„,, -коэффициецу передачи цепи обратнои связи при коротком замыкании выхода, уАВ)„„- коэффициент передачи цепи обратной связи при обрыве цепи нагрузки (на холостом ходу т. '1 яким образом. с помощью обратной связы можно в ~лучи гь нужный выходной нмпеланс Этсу выражение есть обобщенно п, лучевцыу иызлс резулшяуои дзя произвольвои комбнияцвв обратных связей по -.оку в и ' напряжению. Цепь ОО в нагрузка усилителя.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
