Лекция Влияние отрицательной ос на ачх усилителя и коэффициент частотных искажений.

При охватывании усилителя отрицательной ОС его коэффициент усиления уменьшается:

. (1)

Для простоты рассмотрим случай частотнонезависимой ООС, т.е. не зависит от частоты.

Изобразим АЧХ усилителя переменного тока без ОС.

На средних частотах, где велико ( ), велика и глубина ОС

(2)

На краях полосы пропускания меньше, а значит меньше и глубина связи. Следовательно, на тех частотах, где больше, он уменьшается под влиянием ООС в большее число раз. Благодаря этому АЧХ усилителя с ООС имеет меньшие спады на краях полосы пропускания, т.е. выравнивается. При этом

. (3)

Таким образом, ООС расширяет полосу пропускания усилителя, делая его АЧХ более равномерной.

Рассмотрим, как изменится коэффициент частотных искажений при введении ООС.

Будем считать, что уменьшение с частотой (относительно ) представляет собой нестабильность коэффициента усиления. Поэтому, как показано ранее, ее относительная величина уменьшится в раз.

(4)

Здесь и - соответственно коэффициенты усиления на средних частотах усилителя без ООС и с ООС.

; (5)

; (6)

- (7)

- относительное усиление усилителя с ООС.

- (8)

- относительное усиление усилителя без ООС.

(9)

Коэффициент частотных искажений связан с относительным усилением:

(10)

тогда

. (11)

Влияние отрицательной ос на входное сопротивление усилителя.

Изменение входного сопротивления усилителя под действием ООС зависит от способа подачи сигнала ОС во входную цепь усилителя.

Рассмотрим случай последовательной ООС.

Чтобы связь была отрицательной, должно быть направлено навстречу входному напряжению схемы . «+» и «-« - показывают мгновенные полярности напряжений.

Входное сопротивление усилителя с ОС (вправо от точек а и с)

(12)

(13)

- т.е. при последовательной ООС входное сопротивление увеличивается.

Увеличение входного сопротивления объясняется тем, что вычитается их подводимого к входу схемы напряжения ( ). Это уменьшает напряжение на входе усилителя, а также и ток входной цепи, что эквивалентно увеличению входного сопротивления.

Рассмотрим параллельную ООС.

К сопротивлению приложена сумма напряжений , откуда

(14)

Входная проводимость схемы вправо от точек а и в:

; (15)

. (16)

Параллельная ООС уменьшает входное сопротивление усилителя. К входной проводимости прибавляется проводимость цепи ОС, увеличенная в раз. Это объясняется тем, что при введении параллельной ООС, если сохранить прежним , входной ток схемы возрастает на значение . Увеличение входного тока при том же означает, что уменьшается входное сопротивление.

Влияние оос на выходное сопротивление.

Изменение выходного сопротивления определяется способом снятия сигнала ОС с выходной цепи усилителя.

ООС по напряжению поддерживает стабильным выходное напряжение, ослабляя его зависимость, в том числе от сопротивления нагрузки.

В самом деле, если, например, уменьшить сопротивление нагрузки, это приведет к уменьшению напряжения на выходе усилителя. Одновременно уменьшится величина , подводимого к входу усилителя, что равноценно возрастанию напряжения на входе усилителя и компенсации уменьшения выходного напряжения.

Поддержание же выходного напряжения стабильным эквивалентно уменьшению выходного сопротивления. В самом деле, рассматривая как дифференциальное сопротивление

(17)

видим, что при , .

Запишем без вывода формулу для выходного сопротивления усилителя с ООС по напряжению:

, (18)

где - внутренний коэффициент усиления напряжения ненагруженного усилителя.

( ) (19)

Таким образом, ООС по напряжению уменьшает выходное сопротивление усилителя.

ООС по току стабилизирует выходной ток.

Действительно, усилитель, как и в случае связи по напряжению, стремится поддержать постоянное напряжение на токовом резисторе (с которого снимается ) , что эквивалентно поддержанию постоянного тока в выходной цепи усилителя независимо от .

Стабилизация выходного тока эквивалентна увеличению выходного сопротивления:

(20)

Таким образом, ООС по току увеличивает выходное сопротивление усилителя.