Переходная характеристика

Вобласти малых времен

О.с. уменьшает установившийся уровень и время нарастания будет меньше => импульс будет больше похож на прямоугольный – это хорошо.

- без ОС

- с ОС

• Если полюсов >1 и глубина обратной связи больше, то будут возникать колебательные процессы. При колеб. процессах время нарастания будет меньше, т.к. крутизна h(t) больше.

• Все эти характеристики характеризуют линейные искажения (из-за реактивностей в цепи) (напр., C, L, которые создают полюсы и нули).

• Эти характеристики нужно измерять в малом сигнале, чтобы не было искажений, связанных с нелинейностью хар-к транзисторов, диодов и др.

Малый сигнал – сигнал, при котором переменная составляющая токов транзисторов много меньше постоянных.

Влияния обратной связи на шумы

Есть источник, создающий шумы:

Отношение сигнал-шум на выходе:

Т.е. отношение сигнал-шум будет изменяться пропорционально передаче K1/K1m.

О.с. к шумам не имеет отношения.

Нужно уменьшить передачу от шумовых источников.

На практике известно, что ос помогает уменьшить шумы.

Граф: «А» разбили на 2 составляющие

А1 и А2.

Шумы, которые возникают внутри системы

На выходе:

• Внутренние шумы о.с. позволяет уменьшать, но при этом нужно, чтобы первый каскад А1 был малошумящим.

• Шумовые свойства определяются 1-м каскадом. Дальнейшие каскады шумов добавляют мало.

• Вводя о.с., мы добавляем в цепь элементы, которые тоже могут шуметь – нужно быть аккуратнее (шумят резисторы, диоды, лампы).

Влияние обратной связи на нелинейные искажения

Амплитудная характеристика – зависимость выходного напряжения от первой гармоники входного.

Пунктиром – идеальная хар-ка-прямая (U2/U1-коэф. усиления К).

Ограничивается напряжением питания.

Если 0 на входе из-за шума не 0.

Точки характеризуют линейную часть хар-ки с отриц. о.с.(толстая линия).

Коэф. усиления с отр. о.с. уменьшается и наклон характеристики уменьшается. Ограничения на прежнем уровне. Шумы примерно те же самые.

динамический диапазон (дБ)

голос человека D=50 дБ

оркестр D=75-80 дБ

• Динамический диапазон устройства должен быть больше дин. диапазона сигнала, чтобы не было искажений.

• Линейный участок с о.с. больше, чем без нее.

• Итак, о.с. уменьшает нелинейность усилителя. Искажения -> нелинейные искажения (от хар-к транзисторов).

Виды обратной связи

Вид обратной связи говорит о том, как соединяютя А и В (4-х полюсники).

создает взаимодействие выходных сигналов и входных

Преобразуем рисунок:

• 4-х полюсника – по входу соединяются последовательно.

• Т.о. такая обратная связь последовательная по входу и последовательная по выходу.

На выходе: последовательная – связь по току

параллельная – связь по напряжению

• Сделаем режим к.з. Если при к.з. обратная связь сохраняется, то она называется последовательная, либо по току. Если о.с. пропадает, то это параллельная о.с., либо по напряжению.

Перерисуем:

Если к.з. нагрузку, то на вход ничего не поступит – о.с. пропадет => по напряжению, параллельная по выходу

Если сделать к.з. на входе, то на вход напряжение с выхода не попадет – о.с. не будет. => параллельная по входу обр. связь.

Пример комбинированной о.с. :

образует параллельную о.с. и на входе, и на выходе.

создает послед. о.с. и на входе, и на выходе. Т.о. о.с. комбинированная.

О.с. разного вида меняют входное и выходное сопротивления.

Чтобы определить, что происходит с входным сопротивлением, существует формула Блекмана.

F(0) – глубина о.с. при к.з. в тех же точках

F(∞) – глубина о.с. при х.х. в тех же точках

Z - входное сопротивление с о.с.

Z- сопротивление в тех же точках, без о.с.

Между любыми двумя точками ф-ла Блекмана позволяет определить сопротивление, т.е. эта формула справедлива не только для входного сопротивления .

Пример: определить входное сопротивление.

A= - h21 (т.к. биполярный транзистор)

Rвх - ?

Z0 - ? => Обратная связь нужно выключить => нужно погасить зависимый источник:

Z0 = h11+R

Нахождение глубины ОС:

Осн. Провод – эмиттер (катод или исток)

Преобразуем схему:

i= Значит, А -> h21

Между коллектором и эмиттером включены 2 сопротивления.

Если базы соединить, то петля о.с. будет замкнута. В разомкнутом виде мы получили схему петли О.С.

Нужно разорвать петлю и найти А·В.

С выхода КЭ на вход БЭ передачи нет:

При х.х. передача В(∞)=0

F(∞)=1+h21·0=1 - признак того, что о.с. нет

При к.з. (серая стрелка) с выхода на вход по 2-ому контуру будет попадать ток.

При к.з. коэф. передачи пассивной цепи:

h11-входное сопротивление транзистора

ik = i6h21 Значит, A -> h21

Между коллектором и эмиттером включены 2 сопротивления

Если базы соединить, то петля ОС будет замкнута. В разомкнутом виде мы получим схему петли ОС.

Нужно разорвать петлю и найти АВ.

С выхода КЭ на вход БЭ передачи нет:

при х.х. передача В()=0

F()=1+h210=1 -> признак того, что ОС нет.

при к.з.(–). С выхода на вход по 2-ому контуру будет попадать ток.

При к.з. коэффициент передачи пассивной цепи:

B(0)=

F(0)=1+h21

Итак, входное сопротивление в этой схеме с ОС:

Если нет ОС, то входное сопротивление определяется входным сопротивлением транзистора, если есть ОС, то входное сопротивление больше.

Например, h11=1 кОм

Rэ=100 Ом

Rвхf=11 кОм

Схема: операционный усилитель

К.з.: Итак, Z0 -> Rf

(гасим источник ЭДС)

B(0)=0 F(0)=1 ()

Х.х.:( ) В()=F()=1+1

Итак, RвхF=

RвхF =

При параллельной ОС уменьшается входное сопротивление.

Например,

RF=1 кОм

RвхF=0,1 Ом

Если хотим определить коэффициент усиления, включим источник сигнала(–). В данном случае ОС нет, так как при к.з. передачи нет.

Если добавить R1, то будет и ОС и определенный коэффициент усиления.

Как определить отрицательная ОС или положительная?

Вектор F в связи с тем,

что AB вращается,

тоже будет вращаться. Построим годограф:

Проведем окружность радиусом 1

Все, что выше окружности (точки (х)) – это >1,

тут ОС отрицательная; все, что в окружности, <1,

тут ОС положительная.

Есть прием – посмотреть, в какой полярности приходит вернувшийся по петле ОС сигнал.

Полевой транзистор:

+ когда погашен зависимый источник

• зависимый источник

Фаза входного и выходного сигнала отличается

на 180. Источник в выходной цепи создает ток(–)

Предположим, что le =0.1В

1. и 0.06 вычитаются (так как в контуре +- и -+)

Если напряжения противоположны, о ОС отрицательна.

Еще один прием: