3. Линейные и нелинейные искажения в усилительных каскадах. (Хоменко)

Отклонение формы выходного сигнала от формы входного называют искажениями. Линейные искажения – это искажения от линейных реактивных элементов.

Частотные искажения: Эти искажения создаются в усилительных каскадах на нижних и верхних частотах рабочей полосы, что приводит к уменьшению коэфф усиления. Иными словами реальная АЧХ отклоняется от заданной идеальной (прямоугольной). На средних частотах частотные искажения практически отсутствуют. Мерой считают нормированные коэффициенты усиления на граничных частотах полосы пропускания: где - коэф. усиления на средней частоте . Обычно полоса пропускания задается по уровню 3 дБ, что соответствует частоте полюса передаточной функции усилителя. Частотные искажения звуковых частот воспринимаются как искажения тембра.

Фазовые искажения: Появляются при несовпадении реальной и идеальной ФЧХ в полосе пропускания. Обычно идеальная ФЧХ – это прямая проходящая через начало координат , тогда составляющие спектра частот сигнала одинакового смещаются во времени.

Пусть тогда , то есть смещение по времени не зависит от частоты сигнала. Величина - групповое время задерживания. Выходной сигнал ни когда не может опережать входной, то есть всегда меньше 0. Степень фазовых искажений оценивается разностью между максимальным и минимальным значением производной в заданном диапазоне частот. Иным словами значение производной это угол между идеальной и реальной фазовыми характеристиками. Оценка фазовых искажений производиться путем сравнения реальной и идеальной ФЧХ.

Переходные искажения: Это линейные искажения в импульсных усилителях.

Существует определенная связь между изменением формы кривой сигнала и переходной характеристикой (ПХ) системы, выражаемая интегралом Дюамеля. Пусть h(t)-переходная характеристика (реакция на функцию единичный скачек), тогда импульсная характеристика (реакция на дельта импульс ) определяется как g(t)=dh(t)/dt, тогда – Интеграл Дюамеля.

Количественная оценка основывается на сравнении реальной и идеальной ПХ. Оцениваются параметры:

t_у- время установления, в течении которого нормированная переходная функция изменяется от 0.1 до 0.9 (для однополюсной цепи f_в*t_e=0.35); 𝜹- относительное значение наибольшего выброса; Δ- неравномерность вершины прямоугольного импульса.

4. Обратная связь в усилителях (Хоменко)

Обратной называется связь при которой происходит передача сигнала из выходной цепи усилителя во входную.

Если фаза входного сигнала совпадает с фазой сигнала ОС то такая ОС наз. положительной (ПОС). Эта связь используется в генераторах и редко в усилителях с большим коэффициентом использования напряжения питания.

Если фаза входного сигнал противоположна фазе сигнала ОС то такая ОС наз. отрицательной ОС (ООС). В усилительных устройствах ООС применяется для уменьшения искажений и повышения стабильности коэффициента усиления и режима работы усилительных элементов.

ОС частотно не зависимая если коэффициент передачи сигнала не зависит от частоты сигнала, иначе ОС считается частотно зависимой. Если элемент ОС является неотъемлемой частью усилителя (усилительного элемента) то ОС внутренняя.

Если ОС охватывает один каскад усилителя то ОС местная, если ОС охватывает весь усилитель то ОС общая. В зависимости от способа соединения различают 4 вида ОС:

ОС Y-типа, параллельная по входу и выходу, параллельная по напряжению:

Эта ОС не действует при КЗ на входе (Y₁= ∞) и при КЗ на выходе (Y₁=∞).ООС такого типа уменьшает входное и выходное сопротивление усилителя.

ОС Z-типа, последовательная по входу и выходу, последовательная по току:

Э та ОС не действует при ХХ на входе (Z₁= ∞) и при ХХ на выходе (Z₁= ∞). ООС такого тип увеличивает входное и выходное сопротивление усилителя. Пример ООС Z-типа:

ОС отрицательная так как Uбэ меньше входного напряжения.

О С H-типа, последовательная по входу и параллельная по выходу, последовательная по напряжению:

Эта ОС не действует при ХХ на входе (Z₁= ∞) и при КЗ на выходе (Y₂= ∞). ООС увеличивает входное и уменьшает выходное сопротивление. Такая цепь ОС обычно представляет собой делитель напряжения, плечи которого содержат резисторы или комбинации из резисторов, конденсаторов и индуктивностей.

ОС G-типа, параллельная по входу и последовательная по выходу, параллельная по току:

Э та ОС не действует при КЗ на входе (Y₁= ∞) и при ХХ на выходе (Z₂= ∞). ООС уменьшает входное сопротивление и увеличивает выходное. В общем случае цепь ОС состоит из делителя тока ,в плечи которого включены комбинации из резисторов, конденсаторов и индуктивностей. Переменная составляющая тока коллектора (выходного тока), вызванная напряжением источника сигнала проходит через источник сигнала.