2.3.7 Собственные шумы усилителя

Усилитель усиливает не только полезный сигнал, но и нежелательные колебания, возникающие внутри него, называемые собственными шумами или помехами. Основные шумы:

1. Фон – это колебания с частотой питающей сети (50Гц) или кратной ей. Возникают за счет плохой фильтрации выпрямителей.

2. Наводки – помехи, обусловленные действием электро-магнитных полей.

3. Микрофонный эффект – преобразование механических колебаний элементов схемы в электрические, проходящие на выход усилителя.

С указанными выше шумами можно эффективно бороться.

4. Тепловые шумы – обусловлены наличием хаотического теплового движения НЗ внутри любого проводника или элемента схемы. Эти шумы трудноустранимы.

Наиболее сильно сказываются шумы первого каскада, т.к. усиливаются всеми последующими каскадами.

Количественно шумы оцениваются отношением сигнал/шум:

.

В усилителях высокого класса отношение: .

2.4 Обратная связь в усилителях

Передача части мощности сигнала с выхода усилителя на его вход называется обратной связью.

Структурная схема усилителя с ос:

Вх.

Вых.

– коэффициент усиления усилителя без цепи ОС

– коэффициент передачи цепи обратной связи

Произведение называют петлевым усилением, а замкнутый контур, образованный усилителем и цепью ОС – петлей обратной связи.

Выражение называют глубиной ОС.

2.4.1 Виды обратной связи

Обратная связь, созданная специально для улучшения технических показателей усилителя, называется искусственной ОС.

Обратная связь, возникшая самопроизвольно (через паразитные емкости, общий источник питания и т.д.), называется паразитной ОС. Эта связь нежелательна, ее стараются устранить.

Если напряжение обратной связи совпадает по фазе с входным напряжением, связь называется положительной. Положительная обратная связь (ПОС) применяется в генераторах.

Если напряжение обратной связи противофазно входному напряжению, связь называется отрицательной. Отрицательная обратная связь (ООС) применяется в усилителях.

Если выход цепи ОС включен последовательно с источником входного сигнала, связь называется последовательной (при этом происходит суммирование напряжений на входе), а если параллельно, то – параллельной (при этом ).

Если вход цепи ОС соединен последовательно с нагрузкой, получим ОС по току (напряжение обратной связи в этом случае пропорционально выходному току).

Если вход цепи ОС и нагрузка соединены параллельно, получим ОС по напряжению (напряжение обратной связи в этом случае пропорционально выходному напряжению).

Преимущественно используют последовательную ОС по напряжению или по току, т.к. они повышают входное сопротивление каскада. Структурная схема усилителя с последовательной ОС по напряжению выглядит:

К_U

U_ВХ R_Н U_ВЫХ

~

U_C U

β

U_ОС U_ОС`

U=U_ВХ+U_ОС

U_ОС=βU_ОС`=βU<sub>ВЫХ</sub> , т.к. U<sub>ОС</sub>`=U_ВЫХ

Примером последовательной ООС по напряжению является усилитель, собранный на транзисторе ОК (эмиттерный повторитель), имеющий большое входное сопротивление и малое выходное:

Т.к. происходит суммирование напряжений (), то данная связь является последовательной. Т.к. напряжение обратной связи снимается с нагрузки (с ) и равно выходному напряжению, то данная связь является 100%-ной ОС по напряжению.

Структурная схема усилителя с последовательной ОС по току выглядит:

I_ВЫХ

К_U

R_ОС

U_ВХ R_Н U_ВЫХ

~

U

U_C

β

U_ОС U_ОС`

U=U_ВХ+U_ОС

U_ОС=βU_ОС`=βI_ВЫХR_ОС

Примером последовательной ООС по току является усилитель с эмиттерной стабилизацией (будет рассмотрен в дальнейшем).