5.5.4 Внутренние помехи

Рассмотрим воздействие ОС на помехи, которые возникают непосредственно в самом усилителе внутри петли ОС. Напряжение таких помех может действовать на выходе усилителя и при отсутствии сигнала на входе. На входных клем­мах усилителя с ОС 5—5(рис.6.8…6.11) напряжение сигнала равно нулю, а на выходе усилителя действует на­пряжение . Если напряжение помех попадает на вход усилите­ля (клеммы5—5), то оно уже не подвержено влиянию ОС.

Напряжение собственных помех может появиться за счет пульсации напряжения источника питания (фона), паразитных наводок (шумов, в первую очередь усилительных элементов) и нелинейности усилителя. Из-за нелинейности в усилителе кроме напряжения основной гармоники появляются напряжения высших гармонических составляющих. Если на входе усилителя действует одно гармоническое на­пряжение с частотой ₁, то на выходе усилителя помимо напря­жения основной гармоникиU(₁) появляются напряжения высших гармонических составляющихU(2₁),U(3₁) и т.д.

Усилитель считается линейным для малых воздействую­щих напряжений, т. е. для напряжений фона, наводок и шумов. Для напряжений, возникающих за счет нелинейных искажений, усилитель считается квазилинейным. При большой амплитуде напряжения первой гармоники с частотой ₁усилитель – не линейный преобразователь. Из-за нелинейности и появляются высшие гармонические составляющие (и ком­бинационные частоты) на выходе. Но для этих высших гармониче­ских составляющих, попадающих на вход усилителя по цепи ОС, усилитель можно считать линейным, поскольку их уровень на по­рядок или несколько порядков меньше уровня основных гармо­нических составляющих.

Последовательная ОС по напряжению– рис.7.1.

Рис.7.1 – Последовательная ООС по напряжению

Линейность усилителя по отношению к указанным помехам позволяет использовать принцип суперпозиции и ограничиться рассмотрением воздействия на усилитель с ОС лишь одной гар­монической составляющей помехи. Рассмотрим влияние на напря­жение этой помехи u_П = U_mпcostчастотно-независимой после­довательной ООС по напряжению – рис.7.1.

На выходе усилителя без ОС действует напряжение помехи _П, при введении ОС на выходе усилителя будет действовать. напряжение помехи _ПОС. Напряжение_Пна выходе усилителя останется и при введеннойOC, но к этому напряжению доба­вится еще напряжение _ПДОБ.

Напряжение_ПДОБпоявляется на выходе из-за наличия напряжения _ПОС на входе цепи ОС. При замкнутой цепи ОС на клеммах4—4появляется напря­жение _П ,действующее во входной цепи усилителя. За счет на­пряжения _П на входе усилителя без ОС (клеммы 1—1) появля­ется напряжение _ПВХ . Именно из-за напряжения _ПВХ на входе усилителя и появляется на его выходе напряжение _ПДОП . В результате на выходе усилителя при ОС будет действо­вать напряжение

_ПОС=_П +_ПДОБ. (3.36)

Так как напряжение_ПДОБпоявляется в результате усиления помехи _ПВХ , то с учетом действия ООС напряжение_ПДОБдолжно быть в противофазе с напряжением

_ПВХ, т. е. _ПДОБ=_ПВХК. (3.37)

Из схемы на рис.7.1 следует, что_П=_ПОС . (3.38)

Для нахождения напряжения _ПВХ рассмотрим контур 4-5-R_Г-5-1-1-4 во входной цепи усилителя – рис.7.2. В усилителе, как в линейной системе, можно положитьЕ_Г=0.

Рис.7.2 – Входная цепь усилителя с ОС

Из схемы видно, что напряжение помехи = Rвх. Это выражение можно привести к виду =, (3.39) где =RВХ /(RВХ+RГ) – коэффициент деления.