Головна

Зворотній зв'язок в підсилювачах і схеми їх побудови

  1.  I. Загальні принципи побудови І ФУНКЦІОНУВАННЯ кроків і декадно-крокова АТС
  2.  LC-автогенератор синусоїдальних коливань з індуктивним зворотним зв'язком
  3.  T (2) -r (2) Ланцюгова зв'язок
  4.  А) поняття математичної схеми
  5.  А) Зв'язок і реальність щодо битійних моментів
  6.  Автоматика, телемеханіка та зв'язок на залізничному транспорті (АТС)
  7.  Алгоритм побудови скороченого базису

Загальні відомості. Під зворотним зв'язком (ОС) розуміють зв'язок між вихідний і вхідний ланцюгами підсилювача. Функціональна схема підсилювача з ОС, де показані ланцюг прямої передачі підсилювача, яка характеризується підсилювальним параметром K (коефіцієнтом посилення по напрузі Kн, Току Kт і т. д.), і ланцюг ОС, яка характеризується коефіцієнтом передачі ланцюга, зворотного зв'язку Р, наведена на рис. 76, а. При наявності ОС частина енергії посилених коливань сигналу надходить з виходу на вхід підсилювача. Зворотній зв'язок може спеціально вводитися в схему підсилювача для зміни% го характеристик або виникати за рахунок впливу вихідних ланцюгів на вхідні кола (паразитная зворотний зв'язок).

Мал. 76. Підсилювач з ОС (А) і схеми зворотного зв'язку - По напрузі, в - По току, г - Комбінована, д - Послідовна, е - Паралельна)

Види зворотних зв'язків. Розрізняють позитивну і негативну спеціально вводиться ОС. При позитивній ОС сигнал з виходу на вхід підсилювача надходить в фазі з коливаннями вхідного сигналу, в результаті чого коефіцієнт посилення підсилювача возращаясь тане. Цей вид ОС використовується головним чином в автогенераторах. При негативного зворотного зв'язку (ООС) коливання з виходу на вхід підсилювача надходять в протифазі з вхідним сигналом, в ре-док чого його коефіцієнт посилення зменшується. У підсилювачах зазвичай використовується ООС, що поліпшує їх якісні показники.

Способи здійснення негативного зворотного зв'язку. За способом отримання сигналу ОС на виході підсилювача розрізняють схеми з ООС: по напрузі (рис. 76,6), в яких напруга зворотного зв'язку Uр пропорційно напрузі на виході підсилювача Uвих; по току (рис. 76, в), в яких напруга зворотного зв'язку пропорційно току навантаження; з комбінованою (рис. 76,г), в яких здійснюється комбінація обох способів.

Напруга зворотного зв'язку можна подати на вхід підсилювача або послідовно, або паралельно з вхідним сигналом. Відповідно розрізняють послідовну (зі складанням напруг, 76, д) і паралельну схеми зворотного зв'язку (зі складанням струмів, рис. 76, е). Ланцюг зворотного зв'язку може охоплювати весь підсилювач або його частину. В підсилювачі може бути кілька (залежних або незалежних один від одного) ланцюгів зворотного зв'язку.

Вплив ОС на основні параметри підсилювача. Коефіціент посилення підсилювача з ОС визначаємо на прикладі схеми підсилювача з послідовної зворотним зв'язком по напрузі (див. рис. 76, б),

Якщо q виходу на вхід підсилювача подається напруга U $, коеф * циент (фактор) зворотного зв'язку

 (1)

показує, яку частину вихідної напруги становить напруга зворотного зв'язку. При позитивного зворотного зв'язку коефіцієнт Р. може приймати значення від 0 до +1, а при негативній - від 0 до - 1. Зазвичай в схемах підсилювачів р = 0.05-0,2. з виразу (1) випливає, що напруга зворотного зв'язку Uр = ± рUвих пропорційно вихідній напрузі. Результуюче. напруга на вході-підсилювача U = Uвх + Uр = Uвх + (± РUвих), звідки

Uвх= U- (± рUвих).

Коефіцієнт посилення підсилювача, охопленого ОС, визначається як відношення вихідного напруги до вхідного зовнішнього джерела Кp = U вих / Uвх = U вих / [± pUBих)].

Розділивши чисельник і знаменник на U, отримаємо

 (2)

Очевидно, при позитивного зворотного зв'язку До $ = К / [1 - (± РK)] = K / (1 - РK) зростає в (1 - Рk) раз, а при негативній Kр = K / (1 + Рk) - зменшується в (1 + РK) раз. При глибокої ООС легко отримати | ЗК> 1. У багатокаскадного підсилювачі з великим коефіцієнтом посилення K це співвідношення реалізується навіть при малій величині р, тому [нехтуючи у формулі (2) одиницею] коефіцієнт Kр = 1 / р. Звідси видно, що посилення підсилювача не залежить від К, т. Е. Від параметрів схеми підсилювача і числа його каскадів, а визначається лише коефіцієнтом передачі р ланцюга ОС. При наявності ООС коефіцієнт нестабільності посилення е = ДKр / Кр = Аk-1 / K (1 + РK) зменшується в (1 + Рk) раз, чим досягається стабілізація посилення незалежно від причин, що викликали ці зміни.

вхідний опір підсилювача з ОС залежить від способу подачі напруги зворотного зв'язку, види зворотного зв'язку і її глибини. Послідовна ООС по напрузі (див. Рис. 76,6) і струму (див. Рис. 76, в) збільшує вхідний опір, а паралельна 1 (По напрузі і струму) - зменшує.

вихідний опір підсилювача з ОС залежить від способу отримання напруги ОС, від її виду та глибини. Послідовна, (див. Рис. 76, б) і паралельна ООС по напрузі зменшує, а Послідовна (див. рис. 76, в) і паралельна ООС по току збільшує вихідний опір підсилювача.

При послідовної ОС кінцеве опір джерела сиг. нала знижує глибину ОС, тому послідовну ОС доцільно застосовувати в підсилювачах напруги. При паралельній ОС опір джерела сигналу має зворотну дію (при його зменшенні глибина ОС також зменшується), тому паралельну ОС рекомендується застосовувати в усілітелях- струму. У підсилювачах з струмовим виходом ОС по напрузі недоцільна, оскільки вона зменшує вихідний опір.

Мал. 78. Структурна схема підсилювача

Негативний зворотний зв'язок в (1 + pK) раз знижує сигнал гармонік, що виникає через нелінійних спотворень. Аналогічне вплив вона робить на напругу перешкод (фон, наводка). При відсутності фазових спотворень і відносно невеликих нелінійних спотвореннях (Y <10-15%) коефіцієнт нелінійних спотворень підсилювача з ООС зменшується в (1 + Рk) раз. При високому рівні нелінійних спотворень ООС не сприяє їх зменшення, а крім того, може перейти в позитивну за рахунок додаткових фазових зрушень вищих гармонік і тоді нелінійні. спотворення зростуть. Для зниження нелінійних спотворень ООС зазвичай вводять у вихідні каскади з найбільшими діапазонами вихідних напруг.

Мал. 77. Частотні характеристики підсилювача без ООС (а) і з ООС (Б)

При малих фазових зрушеннях Ф сигналу і незалежної від частоти ланцюга ООС в підсилювачі коефіцієнт частотних і фазових спотворень Мр= M (1 + роKо) / (1 + рок); ф3~ Ф (1 + | ЗK).

Звідси випливає, що ООС зменшує частотні і фазові спотворення приблизно в (1 + роKо) раз, тому частотна характеристика Kр = ф (f) (проти K) вирівнюється (рис. 77), що сприяє рас * ширення смуги пропускання підсилювача Af2> Af1. При ООС по напрузі зменшення частотних спотворень (розширення смуги пропускання) досягається за рахунок зниження до на середніх частотах.

Таким чином, розглянута активна зворотний зв'язок ,, при якій коефіцієнт Р не залежить від частоти. Якщо ланцюг ОС виконати з реактивними елементами, можна отримати частотно-залежну зворотний зв'язок, при якій можлива корекція частотної характеристики підсилювача.

Структурна схема підсилювача. За схемного побудови підсилювачі можуть бути одно- та стенди. Число каскадів визначається вимогами, що пред'являються до підсилювачів. Структурна схема підсилювача (рис. 78) складається з вхідного і вихідного пристроїв, попереднього і потужного підсилювачів, навантаження і джерела електроживлення.

вхідний пристрій Вх. у служить для передачі сигналу від джерела ІС у вхідні ланцюг першого підсилювального елемента, забезпечуючи узгодження опорів і рівнів сигналу, симетрування ланцюгів, розділення кіл постійної складової джерела сигналу і вхідного ланцюга підсилювального елемента. Вхідний устрій-ство у вигляді сімметрірующего трансформатора (рис. 79, а) перетворює несиметричну вхідний ланцюг підсилювача в симетричну, а у вигляді резистора з розділовим конденсатором (рис. 79,6) забезпечує поділ постійної складової струму або напруги в вихідний ланцюга джерела сигналу і у вхідному ланцюзі підсилювального елемента. Резистор з регульованим опором, (рис. 79, в) здійснює регулювання рівня підводиться сигналу.

Попередній підсилювач ПУ, одно- або багатокаскадний (див. рис. 78), забезпечує посилення напруги, струму або потужності сигналу до значення, необхідного для нормальної роботи потужно-! го підсилювача.

Мал. 79. Вхідні пристрої - Трансформаторні, б - З розділовим конденсатором, в - з регульованим резистором) і вихідний пристрій з вихідним трансформатором (Г)

потужний підсилювач МУ призначений для віддачі в навантаження Я необхідної потужності сигналу, що здійснюється відповідним вибором підсилюючих елементів схеми і її побудовою.

вихідний пристрій Вих. У служить для передачі посиленого сигналу з вихідного ланцюга останнього каскаду в навантаження Н. Вихідний пристрій у вигляді вихідного трансформатора (рис. 79, г) забезпечує оптимальне навантаження підсилювальному елементу вихідного каскаду або погоджує вихідний опір підсилювача з опором навантаження. При роботі несиметричного вихідного каскаду на симетричну навантаження (наприклад, симетричну двухпроводную фідерні лінію) в вихідний ланцюг підсилювача включають сімметрірующій трансформатор.




 Транзистори малої потужності |  А - ГТ321. б - ГТ322, в - ГТ323 |  А-КТ347 (KТ349, КТ350, КТ351), б-КТ373 |  А - КТ325, б - КТ326, в - KT337 (КТ363), г - ГТ339, в - КТ345 |  А - ГТ403, б - ГТ404 |  Транзистори великої потужності |  А - ГТ905, б - КТ907, в - КТ908, г - КТ911 |  польові транзистори |  Загальні відомості |  Основні показники |

© um.co.ua - учбові матеріали та реферати