Лабораторна робота № 3

ДОСЛІДЖЕННЯ НЕГАТИВНОГО ЗВОРОТНОГО ЗВ’ЯЗКУ В ПІДСИЛЮВАЛЬНИХ ПРИСТРОЯХ

Мета роботи. Дослідження впливу негативного зворотного зв’язку на характеристики та параметри підсилювальних пристроїв.

Короткі теоретичні відомості

Зворотний зв’язок (ЗЗ) широко використовується в електронних пристроях. ЗЗ виникає, коли частина електромагнітної енергії з виходу пристрою подається тим чи іншим шляхом на його вхід. Існують різні способи утворення зворотного зв’язку. ЗЗ можуть охоплювати весь підсилювач або деякі його каскади. У першому випадку ЗЗ є загальним, у другому – місцевим.

Для утворення ЗЗ необхідно створити з вихідного сигналу підсилювача сигнал зворотного зв’язку і подати цей сигнал на вхід підсилювача. Замкнене коло: вхід підсилювача або підсилювального каскаду – вихід підсилювача або підсилювального каскаду – вхід кола зворотного зв’язку – вихід кола зворотного зв’язку – вхід підсилювача або каскаду називають петлею зворотного зв’язку.

Вплив ЗЗ на характеристики і параметри підсилювача або каскаду суттєво залежить від організації петлі ЗЗ (рис.3.1). За способом утворення сигналу ЗЗ з вихідного сигналу підсилювача розрізняють ЗЗ по напрузі, коли величина сигналу ЗЗ є пропорційною величині вихідної напруги підсилювача (рис.3.1а), ЗЗ по струму, коли величина сигналу ЗЗ є пропорційною величині струму в навантажені підсилювача (рис.3.1б) і комбінований ЗЗ. За способом подачі сигналу ЗЗ на вхід підсилювача розрізняють послідовний ЗЗ, коли джерело вхідного сигналу підсилювача (або каскаду) і джерело сигналу ЗЗ з’єднуються послідовно (рис.3.1в), і паралельний ЗЗ, коли ці джерела з’єднуються паралельно (рис.3.1г). Розрізняють також активний ЗЗ, коли коло зворотного зв’язку складається тільки з резисторів, і комплексний ЗЗ, коли коло ЗЗ містить енергонакопичувальні елементи. Електронні підсилювачі переважно охоплюються активним ЗЗ.

При активному ЗЗ сигнал ЗЗ може або додаватись до вхідного сигналу підсилювача і тоді ЗЗ є позитивним, або відніматися, зменшуючи величину сигналу на вході підсилювача, і тоді ЗЗ є негативним. В підсилювальних пристроях переважно використовується негативний ЗЗ.

Кількісна оцінка ступеню впливу ЗЗ на характеристики підсилювача здійснюється за допомогою коефіцієнта ЗЗ – β_зз, що показує, яка частина вихідного сигналу використовується як сигнал ЗЗ:

β_зз = u_зз / u_вих.

При охоплені підсилювального каскаду негативним ЗЗ коефіцієнт підсилення каскаду зменшується за законом:

K_зв = ,

де – власний коефіцієнт підсилення каскаду, не охопленого ЗЗ, K_зв – коефіцієнт підсилення каскаду, охопленого зворотним зв’язком. Добуток β_ззназивають глибиною ЗЗ, або петльовим підсиленням. При β_зз>>1 коефіцієнт K_зв практично не залежить від і дорівнює K_зв 1/ β_зз, тобто в такому випадку характеристики підсилювального каскаду практично не залежать від властивостей каскаду.

Основний вплив зворотного зв’язку на характеристики і параметри підсилювачів або їх каскадів проявляється у наступному:

• послідовний негативний ЗЗ збільшує вхідний опір каскаду ;

• паралельний негативний ЗЗ зменшує вхідний опір каскаду ;

• використання негативного ЗЗ по напрузі призводить до зменшення вихідного опору каскаду ;

• використання негативного ЗЗ по струму призводить до збільшення вихідного опору каскаду ;

• використання негативного ЗЗ по напрузі або струму дозволяє зменшити величину нелінійних та частотних спотворень і розширити робочу смугу частот підсилювача або його каскадів.

Схема лабораторного модуля

В роботі використовуються лабораторні модулі 5 або 6 за вказівкою викладача. Включення модулів здійснюється за допомогою відповідних вимикачів на панелі “исследуемые схемы”. У модулі 5, принципову схему якого наведено на рис.3.2, перемикач SА1 підключає коло негативного ЗЗ, а за допомогою перемикачів SА2, SА3 змінюються параметри цього кола. Змінним резистором R3 змінюється глибина ЗЗ. В модулі 6, принципову схему якого наведено на рис.3.3, призначення перемикачів, регулюючих елементів і контрольних гнізд XS1...XS4 такі ж, як і у модулі 5.

Рис.3.1

Рис.3.2

Рис.3.3