Конспект по ОС

Содержание:

• Усилители

• Режим постоянного тока

• Режим переменного тока

• усилители с обратной связью

• Ачх, фчх, переходная характеристика осВлияния обратной связи на шумы

• Влияние обратной связи на нелинейные искажения

• Виды обратной связи

• Полевой транзистор и Биполярный транзистор

• Схемы на одном транзисторе (оэ)

• Схемы на одном транзисторе (ок)

• Схемы на одном транзисторе (об)

• Усилители с двумя транзисторами

• Каскадная схема

• Эмиттерно-связанные каскады

• Дифференциальный каскад (усилитель)

• Источник стабильного тока

• Дифференциальный каскад на супер - транзисторах

• Структуры схем с ОС.

• Операционный усилитель ( из 3-х каскадов).

• Особенности схем с полевыми транзисторами и их свойства

• Частотная коррекция

• Низкочастотная коррекция

• Оконечные каскады

• Оконечный каскад без трансформатора

• Оконечный каскад с двуполярным питанием

• Операционные усилители

• Однополюсная характеристика ОУ

• Двухполюсная характеристика ОУ

• Трехполюсная характеристика ОУ

• Коррекция АЧХ в ОУ(3 варианта)

• Характеристики ОУ при большом сигнале

• Усилитель разности и измерительный усилитель

• ОУ с частотной - зависимой ОС

• ОУ при нелинейной ОС

• Детектор нуля и пиковый детектор

• Перемножители

• Сложная схема перемножителя

• Перемножение синусоидальных сигналов

• Измерение фазы с помощью перемножителя

• Фотоприемники на ОУ

• Компаратор

• Компаратор с окном

• Компаратор с положительной ОС

• Простейший АЦП

Над электронной версией конспекта работали:

А. Игнатьев, к. Каптилена, а.Сергиенко,

К. Вайткевич, а.Березкин, ж. Капицкий, с. Галкин.

Усилители

• Усилитель – устройство, которое усиливает мощность.

Усилители – активные приборы.

Например, трансформатор – не усилитель, т.к. он не усиливает мощность; реле – тоже не усилитель.

• Основной показатель усилителя – коэффициент усиления (коэф. передачи).

Коэффициент усиления мощности – отношение мощности на выходе к мощности на входе. Безразмерная или в дБ(10·lg÷).

Без необходимости коэф. усиления мощности не измеряют.

• Коэффициент усиления тока (20·lg÷)

• Коэффициент усиления напряжения – отношение напряжения на выходе к напряжению на входе.

На практике измеряют чаще его (с помощью вольтметров и осциллографов).

• Коэффициент усиления мощности – произведения коэффициентов усиления тока на коэффициент усиления напряжения.

Структура усилителя Режим постоянного тока

Все три элемента включены последовательно с какой-то нагрузкой.

Источник питания должен быть (идеальный):

• Стабильным, его напряжение постоянно

• Внутреннее сопротивление по переменному току = 0

Пример: новая батарейка, только заряженный аккумулятор. Выпрямители выполняют т.о., чтобы их внутреннее сопротивление было как можно меньше.

• Соединение с нагрузкой и с источником питания может быть и параллельным

Этот вариант делает потери от источника питания как можно меньше.

Через дроссель все напряжение источника без потерь идет на усилитель.

Переменный ток течет разделительный конденсатор, а через дроссель не идет (т.к. его сопротивление по переменному току высоко)

Далее усилитель будем изображать без источника питания.

Режим переменного тока

Коэффициент усиления напряжения

-комплексные величины

входная собственно передача от усилителя

передача усилители в нагрузку

Размерность разная (Ом, 1/Ом, безразмерные)

• Любой усилитель можно представить в виде активного 4-х полюсника

ИНУН ИТУН

ИНУТ ИТУТ

ИТУТ – биполярный транзистор (коэф. усиления H21)

ИТУН – полевой транзистор (крутизна S)

ИНУН – односеточная лампа или операционный усилитель (μ)

ИНУТ – усилитель Нортона (ОУ с малым входным сопротивлением) ()

А – объединяет все 4 буквы

• Вместо структурной схемы удобно пользоваться направленным графом

Пример:

- ?

Современные усилители не выполняются без обратной связи.

Усилители с обратной связью

Обратная связь – передача части информации (энергии) с выхода на вход.

Возможность прохождения сигнала по пассивным цепям усилителя –>

Граф: Граф Траксова

Что происходит в узле «3»:

- Основная теорема обратной связи

Коэффициент усиления схемы с обратной связью:

- может быть очень маленькой передачей (появляется на высоких частотах)

Max значение =1

Первое слагаемое с ростом частоты уменьшается, а второе может расти.

Если усилитель с поворотом фазы (1-е слагаемое отрицательное), то на высоких частотах слагаемые сравняются и дадут 0.

В этом случае появляются нули в правой полуплоскости и цепь становится не минимально фазовой.

-коэффициент передачи в петле обратной связи

Обозначение -> Кп или Т (Кп=-Т)

Если , то получим условия:

1. - увеличении коэф. усиления (положительная обратная связь)

2. - уменьшение коэф. усиления (отрицательная обратная связь)

3. - отрицательная обратная связь (глубокая)

- глубина обратной связи

Коэффициент усиления при отрицательной обр. связи:

При глубокой:

• Усилитель влияния не оказывает -> пассивная передача

• Коэффициент усиления тем стабильнее, чем глубже обратная связь.

• В усилителях в основном используется отрицательная обратная связь. Она уменьшает коэффициент усиления, но другие параметры улучшает (стабильность увеличивается)

АЧХ:

без обратной связи все, что выше 0, это K>1

K>>1

С обратной связью

На н.ч. и на в.ч. характеристика определяется одним полюсом.

Если полюсов много, то :

• На частоте полюса коэф. усиления падает на 3 дБ (или 0,707)

• На частоте полюса активная и реактивная составляющая равны =>фазовый сдвиг 45º

Аппроксимируем фазовую характеристику:

Max погрешность

Аппроксимации 4º

Бывает и такая аппроксимация:

ФЧХ:

Если АЧХ и цепь минимально-фазовая, то по АЧХ можно предсказать ФЧХ.

Из обратной связи характеристика находится в пределах fгр. – эти частоты говорят, какая полоса пропускания.

Фазовая характеристика с обратной связью будет лучше, фазовый сдвиг уменьшается.

Положительные влияния сказываются в случае, когда 1 полюс. В случае множества полюсов фазовый сдвиг большой и о.с. может перейти из отрицательной в положительную.