4.8 Внутрішні завади аналогових пристроїв

Для оцінки якості та умов роботи пристроїв не­обхідно використовувати такі допоміжні поняття: наводка, фон, мікро­фонний ефект, тепловий шум.

Наводкою зветься напруга, утворена від сторонніх джерел. Це можуть бути сусідні генератори, електромотори тощо. Напруга наводки може з’являтися як наслідок утворення паразитних кіл зв’язку гальванічного та магнітного видів між джерелом завад і підсилювачем (рис. 4.7).

Наводки можуть бути усунуті використанням розв’язуючих фільтрів у джерелах завад та екрануванням підсилювача або його окре­мих частин (рис. 4.7).

Рисунок 4.7 – Усунення наводок використанням розв’язуючих фільтрів

Фоном зветься напруга, яка має частоту мережі живлення змінно­го струму або кратних їй частот.

Виникнення фону на вході є результат наводок, недостатньої фільтрації випрямленої напруги джерел живлення. Методи усунення фону аналогічні методам усунення наводок.

Мікрофонним ефектом називається перетворення підсилювачем меха­нічних дій у електричні коливання.

Тепловий шум підсилювача визначається тепловим шумом його елементів. Тепловий шум опору викликається флюктуаційним рухом електронів у об’ємі провідника, який викликає на зовнішніх затиска­чах опору деяку ЕРС, яка зветься шумовою. Для нормальної температури 20 °С у смузі частот напруга теплового шуму, мкВ

,

(4.31)

(тут опір має розмірність кОм; ширина смугимає розмірність кГц).

На практиці враховується тільки шум вхідного опору підсилювача, тому що тільки він підсилюється усіма каскадами, тому .

Розглянуті показники дозволяють якісно проаналізувати різні схеми, аналогові пристрої, а також широко використовувати в їх проек­туванні та випробовуваннях.

4.9 Запитання та завдання для самоконтролю

1. Сформулюйте означення АЧХ каскаду. По якому рівню визначають ширину смуги пропускання при підсиленні а) напруги; б) потужності.

2. Нарисуйте ідеальну і реальну ФЧХ каскаду. Як визначити фазові спотворення сигналу на робочій частоті?

3. Чим викликаються лінійні спотворення сигналу?

4. Чим викликаються нелінійні спотворення сигналу?

5. Як оцінюються нелінійні та лінійні спотворення?

6. Визначити коефіцієнт підсилання за струмом, якщо відомо, що ;;;.

7. Що являє собою амплітудна характеристика каскаду та як по ній визанчити динамічний діапазон вхідних або вихідних сигналів?

8. Скільки однакових каскадів необхідно застосувати, щоб отри­мати загальний коефіцієнт підсилення 12000, якщо коефіцієнт підсилен­ня окремого каскаду становить 12 дБ?

9. Які спотворення можливо визначити, досліджуючи перехідну характеристику?

Література [1, 17-20]

5 Зворотний зв’язок і його вплив на показники та характеристики аналогових пристроїв

5.1 Основні засоби забезпечення зворотного зв’язку

Зворотний зв’язок це передача сигналу з виходу підсилювача чи окремого його каскаду на вхід (рис. 5.1).

Рисунок 5.1 – Загальна структура підсилювача зі зворотним зв’язком

Така передача може бути здійснена:

• фізичними властивостями та конструктивними особливостями ак­тивних елементів – внутрішній зворотний зв’язок;

• невдалим розміщенням та монтажем підсилювальних каскадів, коли паразитні ємності та індуктивні зв’язки створюють шляхи для пере­дачі коливання з виходу на вхід – паразитні зворотні зв’язки, сюди треба віднести зв’язки через джерело живлення;

• спеціальними колами, коли шлях для передачі коливання з виходу підсилювача на його вхід створюється спеціально – зовнішній зворот­ний зв’язок.

Під час складання сигналів – вхідного та з виходу через коло зворотного зв’язку – утворюється сумарне коливання на вході підсилювача. Воно зростає, якщо обидва коливання знаходяться в однаковій фазі і зменшується, якщо вони протифазні. У першому ви­падку присутній додатний зворотний зв’язок, у другому – від’ємний.

У підсилювальних пристроях широке застосування знаходить від’ємний зворотний зв’язок для поліпшення їх показників.

Чотири способи з’єднання вхідних та вихідних кіл (затискачів) чотириполюсників зумовлюють чотири види зовнішніх зворотних зв’язків: послідовний за струмом (напругою), паралельний за струмом (напругою), ці зв’язки для спрощення також звуться зв'язками ,,татипу.

Для послідовного з’єднання чотириполюсників підсилюваний сигнал та напруга зворотного зв’язкуувімкнені послідовно і складаю­ться або віднімаються залежно від знака. За паралельного зв'яз­ку здійснюється складання струмівта(рис. 5.2, а, б). Для зв’язку за напругою, тобто напруга зворотного зв’язкує функцією вихідної напруги – випадок паралельного вихідного кола, для зв’язку за струмом– випадок послідовного включен­ня.

Для визначення способу знімання сигналу зворотного зв’язку необхідно умовно розірвати коло навантаження, а потім закоротити його. Якщо зворотний зв’язок зникне під час обриву навантаження, у схемі має місце зворотний зв’язок за струмом, якщо зворотній зв’язок зникне під час замикання навантаження, у схемі зворотний зв’язок за напругою.

Рисунок 5.2 – Структурна схема підсилювача, охопленого зворотним зв’язком: а) послідовним за струмом і б) паралельним за напругою

Для визначення способу введення сигналу зворотного зв'язку необхідно умовно закоротити чи розімкнути джерело сигналу, якщо при короткому замиканні джерела сигналу зворотний зв’язок зникне у схемі має місце паралельний зворотний зв’язок, якщо зворотний зв'язок зникне при обриві джерела сигналу, – у схемі послідовний зворотний зв’язок.