- •Основные параметры электронных усилителей
- •Обратная связь в усилителяхСегодня мы исследуем на первый взгляд очень вредное явление – обратную связь.
- •Коэффициент усиления
- •4.3. Влияние отрицательной обратной связи на нестабильность усиления.
- •Работа 4.1 Дифференциальные усилители на биполярных транзисторах
- •Коэффициент усиления дифференциального сигнала
- •Для симметричного выхода .
- •Коэффициент усиления синфазного сигнала
- •Входные сопротивления дифференциальных усилителей на биполярных транзисторах
- •Обозначения
Обратная связь в усилителяхСегодня мы исследуем на первый взгляд очень вредное явление – обратную связь.
Что такое обратная связь? Это очень просто. Во всех устройствах, где есть вход и выход, есть какие-то паразитные влияния выходных сигналов на входные сигналы. Кажется, с этим надо бороться. Но сначала давайте посмотрим, к чему это приводит.
Н а рис. показано усилительное устройство с одним входом и одним выходом (треугольник), наличие обратной связи показано прямоугольником, и эта обратная связь добавляется или отнимается от входного сигнала:
Пусть сначала часть выходного сигнала (В<1) вычитается из входного сигнала. Сгруппировав входное и выходное напряжение можно найти их отношение, т.е. коэффициент усиления с обратной связью:
Таким образом, видно, что при наличии ООС Кос всегда меньше или равен К0 (последнее будет, когда В=0, т.е. обратной связи нет).
Коэффициент усиления
Рассматривают коэффициент усиления по напряжению, ku = Uвых/Uвх, коэффициент усиления по току ki = Iвых/Iвх, коэффициент усиления по мощности кр = Рвых/Рвх = Кu·Кi. Здесь U и I – действующие значения синусоидального напряжения и тока. Коэффициент усиления по мощности кр > 1. В зависимости от усиливаемого параметра, усилители подразделяются на усилители напряжения, тока, мощности. В ряде случаев усилитель делают многокаскадным, что позволяет увеличить коэффициент усиления. Структурная схема многокаскадного усилителя показана на рисунке:
При выполнении условий Uвых1= Uвх2, Uвых2= Uвх3, ..., Uвыхn-1= Uвхn коэффициент усиления равен произведению коэффициентов усиления этих каскадов: Ku = Uвыхn/Uвх1= K1K2…Kn.
4.3. Влияние отрицательной обратной связи на нестабильность усиления.
При работе усилителя его коэффициент усиления может изменяться вследствие изменения параметров усилительных элементов и деталей схемы. Кроме того, значительное влияние на коэффициенты усиления оказывают: старение усилительных элементов, деталей схемы, изменение температуры, влажности и др. Эти причины называются дестабилизирующими факторами.
Количественно изменение коэффициента усиления под влиянием дестабилизирующих факторов оценивают величину без обратной связи:
; (4.9)
где dK –дифференциал коэффициента усиления усилителя. Нестабильность усиления усилителя с обратной связью dqСВопределяется:
; (4.10)
Подставляя в (4.10) выражение для КОС и продифференцировав – получаем для ООС:
;
Следовательно, ООС стабилизирует коэффициент усиления усилителя, уменьшая его нестабильность. При глубокой ООС (F>>1)
Влияние отрицательной обратной связи на входное и выходное сопротивление усилителя
Таким образом, влияние отрицательной обратной связи позволяет улучшить характеристики усилителя: повысить стабильность коэффициента усиления; увеличить входное и уменьшить выходное сопротивление (последовательная ООС по напряжению); уменьшить входное и увеличить выходное сопротивление (параллельная ООС по току); расширить полосу пропускания усилителя. Некоторое уменьшение коэффициента усиления может быть скомпенсировано введением дополнительного усилительного каскада.
Кроме ООС, в усилителях могут возникать паразитные положительные обратные связи, которые отрицательно влияют на характеристики усилителя, а в некоторых случаях могут приводить к его самовозбуждению ( автогенерации ).