3.5. Влияние ос на выходное сопротивление усилителя

При рассмотрении этого вопроса необходимо учитывать способ получения ОС, не придавая значения способу введения ее на входе.

ОС по напряжению

При определении выходного сопротивления будем пользоваться хорошо известными методами КЗ и ХХ.

(1)

Для конкретности, пусть ОС по входу последовательная. Решая уравнение

– глубина обратной связи при ХХ, то есть

после подстановки в (1)

Акцент сделаем на ООС ( )=> уменьшается во много раз.

ООС по напряжению обладает свойством стабилизации выходного напряжения.

ОС по току

Метод тот же.

В режиме ХХ, как следует из схемы, ООС по току исчезает, поэтому

После подстановки в (1), получим

– глубина ОС при , то есть при КЗ.

Поскольку используется чаще ООС, то есть , то введение ООС ведет к увеличению в раз.

ООС по току обладает свойством стабилизации выходного тока.

смешанная по выходу ОС.

При смешанной ОС можно оставить не тронутым ( ), либо изменять в ту или иную сторону.

3.6. Влияние ос на нестабильность сквозного коэффициента усиления

Нелинейные искажения, помехи

Из-за дестабилизирующих факторов (нестабильности питающего напряжения, непостоянства температуры окружающей среды, естественного старения элементов и т.д.) коэффициент усиления усилителя не остается величиной постоянной, и количественное изменение этого коэффициента обычно оценивают с помощью относительного коэффициента нестабильности

По аналогии с этим, можно записать, что относительный коэффициент усиления при введении обратной связи

При глубокой ОС, то есть , то .

Коэффициент усиления с ОС не зависит от коэффициента усиления без ОС. Из этого следует ценнейшее свойство ООС: стабилизация усилительных параметров усилительного устройства.

Можно показать, что и коэффициент гармоник

,

с помощью которого оценивают нелинейные искажения.

3.7. Устойчивость усилителей с ос

Когда мы говорим об устойчивости, то имеем в виду его склонность или противоборство к самовозбуждению, то есть усилитель с ОС может перейти в генератор. В ООС нет самовозбуждения. Но введенная в усилитель ООС с целью улучшения характеристик может перейти в ПОС.

Понятие ООС справедливо только в области средних частот, когда можно пренебречь всеми реактивностями.

Пусть каждый из усилительных каскадов выполнен по самым хорошим параметрам и имеет АЧХ, ФЧХ и ПХ близкие к идеальным.

На каскады не создают фазовых сдвигов. То есть, как бы отсутствуют все реактивные элементы. Таким образом, и транзистор на можно считать безинерционным усилительным элементом.

При отклонении сигнала от пренебречь влиянием реактивных элементов нельзя.

Если частота устремляется в бесконечность, то фаза стремится к .

Из-за накапливающихся фазовых сдвигов в петле ОС – отрицательная ОС для средних частот, на частотах, значительно отличающихся от средних может стать положительной ОС.

3.8.1. Критерий Найквиста

Критерий Найквиста получил заслуженную популярность среди инженеров практиков как критерий, который можно проверить экспериментально.

Он формируется для разомкнутой петли ОС. Все другие критерии формируются для замкнутой петли обратной связи.

По Найквисту усилитель с ОС будет устойчивым (не загенерирует), если годограф петлевого усиления (возвратного отношения) разомкнутой петли ОС не охватывает критическую точку с координатами (-1;0).

Критерий Найквиста позволяет судить не только об устойчивости, но и позволяет определить запасы устойчивости, как по модулю , так и по фазе.

1. Запас устойчивости по фазе

– это разность между аргументом возвратного усиления на частоте и .

2. Запас устойчивости по модулю

, где – масштабный коэффициент.

Для правильно спроектированных УУ с ОС запас устойчивости по фазе должен быть , а по модулю .