1. Назначение аналоговых электронных устройств, их виды. Характеристики и параметры аналоговых электронных устройств. Аналоговые электронные устройства (АЭУ) - это устройства усиления и обработки аналоговых электрических сигналов, выполненные на основе электронных приборов. Следует выделить две большие группы по которым можно классифицировать аналоговые электронные устройства: усилители - это устройства, которые за счёт энергии источника питания формируют новый сигнал, являющийся по форме более или менее точной копией заданного, но превосходит его по току, напряжению или по мощности. Преобразователи электрических сигналов (активные устройства аналоговой обработки сигналов) - выполняются на базе усилителей, либо путем непосредственного применения последних со специальными цепями обратных связей, либо путем некоторого их видоизменения. Сюда относят устройства суммирования, вычитания, логарифмирования, антилогарифмирования, фильтрации, детектирования, перемножения, деления, сравнения и др. Преобразователи сопротивлений - выполняются на основе усилителей с обратными связями. Они могут преобразовывать величину, тип, характер сопротивления. Используют их в некоторых устройствах обработки сигналов. Особый класс составляют всевозможные генераторы и связанные с ними устройства. Основные Характеристики: Входное сопротивление - внутренне сопротивление между входными зажимами устройства. Выходное сопротивление - внутренне сопротивление между выходными зажимами устройства. Коэф.усиления напряжения - отношение амплитудных или действующих значений выходного и входного напряжений ФЧХ АЧХ Переходная характеристика - зависимость мгновенного значения выходного напряжения усилителя от времени при подаче на вход небольшого напряжения,не вызывающего перегрузку усилителя. 2. Линейные искажения сигналов в АЭУ и их виды.

3. Нелинейные свойства активных элементов АЭУ. Нелинейные искажения сигнала в АЭУ, коэффициент гармоник. 14ст Нелинейные искажения в усилителях возникают вследствие нелинейно­сти характеристик элементов усилителей. Из-за нелинейности характеристик изменяется форма выходного сигнала. Изменения формы сигнала, обусловлен­ные нелинейностью характеристик элементов усилителей, называют нелиней­ными искажениями. Нелинейные искаженна: в усилителях в первую очередь связаны с нелинейностью вольт-амперных характеристик усилительных эле­ментов н диодов. Нелинейность вольт-амперных характеристик проявляется при усилении сигналов большой величины, т.е. в выходных каскадах. Влияние нелинейности характеристик по-разному сказывается для разного вида входных сигналов. Поэтому н нелинейные искажения по-разному оценивают в усилите­лях гармонических и импульсных сигналов. Чем сильнее искажается форма выходного сигнала, тем больше амплитуды высших гармоник относительно амплитуды основной (первой) гармоники. Не­линейные искажения усилителей гармонических сигналов с активным сопро­тивлением в нагрузке оценивают коэффициентом гармоник при подаче на вход одного гармонического колебания (обычно, частоты f₀)

где U_вых2 , U_вых3 , U_вых4 , - действующие (либо амплитудные) значения напря­жений высших гармоник частоты сигнала; U_вых1 - действующее (либо ампли­тудное) значение первой гармоники сигнала на выходе усилителя.

4. Виды обратных связей в АЭУ. Петля обратной связи и ее параметры. 70 ст Явление передачи части энергии усиленных колебаний из вы­ходной цепи усилителя во входную называют обратной связью.

Если колебания от источника Рис. 2.1 входного сигнала складываются с сигналом обратной связи таким об­разом, что амплитуда колебаний на входе (и соответственно на выходе) усилителя увеличивается, то такая обратная связь назы­вается положительной. Положительная обратная связь по­зволяет создавать новые классы электронных схем с различными функциональными характеристиками. Если колебания от источника входного сигнала и сигнал обрат­ной связи поступают на вход усилителя в противофазе, что приво­дит к уменьшению амплитуды колебаний на входе и выходе усили­теля, то обратная связь будет отрицательной. Отрицательная обратная связь изменяет все параметры усилителей и служит для придания усилителю необходимых свойств.В усилителе при неудачном монтаже усилительных каскадов че­рез монтажные емкости и индуктивности может возникнуть не пред­усмотренная разработчиком обратная связь, называемая пара­зитной Для устранения этой связи принимают специальные меры, которые здесь не рассматриваются. В зависимости от способа подачи сигнала обратной связи на вход усилителя различают последовательную и параллельную об­ратную связь. Если источник входного сигнала соединен последо­вательно с входом усилителя и выходом цепи обратной связи, то обратная связь — последовательная. В этом случае сигнал обрат­ной связи и_ос подается на вход усилителя последовательно с вход­ным сигналом и_вх. Параллельную обратную связь имеем тогда, когда цепь обратной связи включается параллельно источнику входного сигнала

5. Влияние обратной связи на коэффициент усиления усилителя. 79 ст

Первоначально обратная связь использовалась для увеличения коэффициента усиления. В этом случае напряжение или ток с выхода усилителя подается на его вход синфазно с входным колебанием (сдвиг фаз в петле обратной связи должен быть равен 0° или 2π×n). Такая обратная связь получила название положительная обратная связь. Однако скоро выяснилось, что положительная обратная связь приводит к нестабильности работы усилителя и ее стали избегать.Отрицательная обратная связь уменьшает коэффициент усиления усилителя. В начале двадцатого века это было крупным недостатком, однако в настоящее время это легко компенсируется добавлением одного или нескольких каскадов усиления. В то же самое время отрицательная обратная связь в усилителях приводит к улучшению многих его параметров, поэтому она нашла широкое применение.Определим коэффициент усиления усилителя охваченного обратной связью. Для этого запишем напряжение на входе усилительного элемента: U_вх = U_ген + U_выхβНапряжение на выходе усилителя, не охваченного отрицательной обратной связью, можно определить следующим образом: U_вых = KU_вхИз этих двух выражений можно выразить коэффициент усиления услителя охваченного отрицательной обратной связью. 6. Входное и выходное сопротивления усилителя с ООС.

Введение от- рицательной обратной связи последовательная ООС увеличивает входное и умень-шает выходное сопротивления усилителя напряжения примерно в bK раз. Аналогичным образом можно показать, что параллельная отрицатель ная обратная связь уменьшает входное сопротивление, а отрицательная об-ратная связь по току увеличивает выходное сопротивление усилителя. Следовательно, выбирая соответствующий вид ООС, мы можем целенаправлен- но изменять величины входного и выходного сопротивлений усилителей. 7. Влияние ООС на нелинейные искажения сигналов. рассмотрим влияние обратной связи на нелинейные искажения. Если в усилителе возникают нелинейные искажения, то с его выхода на вход через цепь обратной связи будет подаваться не только напряжение основной частоты ( полезного сигнала), но и гармоники, возникающие в данном усилителе. Если обратная связь имеет отрицательный знак, то фазы всех гармоник, поступающих из цепи обратной связи на вход, будут такими, что на выходе напряжение этих гармоник будет ослаблено 8.Влияние ООС на АЧХ и ФЧХ 87 Особое значение имеет влияние обратных связей на частотные характеристики усилителя. С помощью отрицательной обратной связи можно уменьшить частотные искажения или, подобрав соответствующим образом зависимость у ( со), придать частотной характеристике ту или иную форму. Однако все это возможно лишь при условии, что в схеме не возникает автоколебаний. Как правило, эти частоты находятся за пределами рабочего диапазона, но независимо от частоты, на которой возбудился усилитель, он становится непригодным для своего основного назначения из-за изменения режима ламп и транзисторов. 9. Проблема устойчивости усилителей, охваченных ООС. Графические критерии устойчивости. Для повышения устойчивости усилителя необходимо стремиться к тому, чтобы область частот, в которой проявляются искажения, вносимые какой-либо одной цепью, по возможности была удалена от тех областей частот, в которых проявляются искажения, вносимые другими цепями. Иначе говоря, необходимо разносить по величине постоянные времени, характеризующие искажения за счет каждой цепи. Если в усилителе одна из цепей приводит к искажениям, т.е. к уменьшению усиления, значительно раньше, чем остальные цепи, внося дополнительный фазовый сдвиг в петле 90 эл. град., то такой же дополнительный фазовый сдвиг за счет других цепей вносится на частоте, где петлевое усиление уже упало ниже единицы и усилитель не самовозбуждается. До сих пор рассматривались обратные связи, создаваемые в усилителях специально. Но в усилителе могут быть и паразитные ОС, которые возникают в усилителе самопроизвольно и существенно ухудшают его работу. Существует несколько видов паразитных обратных связей: а) паразитная связь между каскадами через цепи питания. Такая связь обычно имеется в многокаскадном усилителе, питающемся от одного источника питания. Мощные оконечные каскады создают на внутреннем сопротивлении источника питания заметное падение напряжения от переменной составляющей тока. Это переменное напряжение попадает в цепи питания первых каскадов усиления, образуя нежелательные паразитные ОС. Для устранения такого вида ОС применяют развязывающие RC-фильтры, как при сглаживании пульсаций напряжения в выпрямителе; б) емкостные и индуктивные ОС возникают из-за нерационального монтажа, когда в многокаскадном усилителе выходные цепи усилителя расположены вблизи его входных цепей, что приводит к появлению заметной емкости и взаимной индуктивности между элементами входной и выходной цепей. Такие виды ОС устраняют рациональным монтажом и экранированием первых каскадов усилителя. 10.  Собственные помехи АЭУ: фон, наводки, шумы, дрейф нуля 16 ст Существуют также другие параметры, характеризующие ток потребления, шумовые, температурные, частотные, фазовые, временные и другие свойства ОУ. В конкретных применения каждый из этих параметров может стать самым важным и определяющим выбор ОУ. Входной шум задается в вольтах в квадрате на герц, что для удобства можно преобразовать извлечением квадратного корня в единицу В/ . Ток шума на входе также может быть в амперах на корень квадратный из герца В/. Напряжение и ток шума – это напряжение и ток идеальных источников, включенных, соответственно, последовательно с входными зажимами и параллельно им для представления создаваемых внутри усилителя источников шума. Шум операционного усилителя обычно определяется через приведенное ко входу усилителя эквивалентное напряжение шума в нановольтах на корень квадратный из герца, что указывает на эффективное напряжение на 1 Гц полосы. Если, например, при измерении на полосе 25 Гц эквивалентного шума на входе получено значение 500 нВ, то напряжение шума равно Напряжение шума должно быть указанно на определенной средней частоте, поскольку в рабочей полосе усилителя распределение шумов неравномерно и имеет тенденцию возрастать на частотах ниже нескольких сотен герц.