|
Структурная схема усилителя с обратной связьюСтр 1 из 3Следующая ⇒ Обратная связь в усилителях Под обратной связью понимают передачу части выходного сигнала на вход усилителя. В усилителях возникают три вида обратной связи: внутренняя, паразитная, внешняя. Внутренняя - имеет место во всех активных элементах и определяется их конструкцией и физическими процессами в них происходящими. Например, параметр h12 в биполярном транзисторе характеризует обратную связь, которая возникает за счет модуляции ширины базы. Паразитная – обусловлена наличием паразитных индуктивно-емкостных (L, С) связей путей, которые создают пути для передачи части выходного сигнала на вход. Внешняя обратная связь – создается введением в схему специальных элементов. Все виды обратной связи существенно влияют на параметры и характеристики усилителя. При этом от внутренней и паразитной стараются избавится за счет рационального выбора элементов и конструкции усилителя, а внешнюю вводят специально. Она позволяет: 1. Увеличить стабильность коэффициента усиления; 2. Расширить диапазон усиливаемых частот; 3. Уменьшить искажение, создаваемое усилителем; 4. Управлять входным и выходным сопротивлением в нужном направлении. Структурная схема усилителя с обратной связью Структурная схема приведена на рис.8.. сигнал на входе усилителя с обратной; сигнал на выходе усилителя; сигнал на выходе цепи обратной связи. = + комплексная амплитуда сигнала на входе усилителя без обратной связи. K(jw) = - комплексная функция коэффициента передачи усилителя без обратной связи. β(jω) – комплексная функция коэффициента передачи цепи обратной связи. - комплексная функция коэффициента передачи усилителя с обратной связью. Найдем его выражение: учитывая, что получим . Произведение Н(jω) = b(jω)K(jω) – называют - петлевое усиление. В рабочем диапазоне частот K и b - действительные числа. Обычно величина b>0, а K> <0. В зависимости от знака K различают следующие виды обратной связи: 1) Если K>0 – то возникает положительная обратная связь (ПОС). При положительной обратной связи входной сигнал совпадает по фазе с сигналом на выходе обратной связи. >К; 0<bK<1,т.е. положительная обратная связь увеличивает коэффициент усиления. При bK=1, K+ос=∞, в этом случае усилитель превращается в генератор. 2) Если K<0 - в усилителе возникает отрицательная обратная связь. При этом входной сигнал находится в противофазе с сигналом на выходе обратной связи. <К - отрицательная обратная связь уменьшает коэффициент усиления усилителя с обратной связью. Влияние отрицательной обратной связи на параметры 1. Влияние на стабильность коэффициента усиления. Идеальный усилитель должен иметь коэффициент, который бы не зависел от дестабилизирующих факторов. В реальных усилителях он не остается постоянным, вследствие зависимости параметров активных элементов от температуры и величины питающих напряжений. Покажем, что отрицательная обратная связь улучшает стабильность коэффициента К: ∆K=K-K0; dK=DK/K0 – нестабильный усилитель. Обычно bК>>1, b- коэффициент передачи цепи обратной связи, состоящей из пассивных элементов, которые практически не зависят от дестабилизирующих факторов, следовательно Кос выше К. 2. Влияние отрицательной обратной связи на полосу пропускания усилителя с обратной связью. Известно, что KDf=Q – добротность (Df диапозон рабочих частот) При введении отрицательной обратной связи коэффициент усиления Кос=К/(1+bK) уменьшаеться в (1+bK) раз, а следовательно диапазон рабочих частот увеличивается в (1+bK) раз, т.е.→ Dfос=(1+bK)Df 3. Влияние на искажения, создаваемые усилителем. Считаем что усилитель идеальный, искажения не создает, а все они создаются отдельным источником напряжения – Uиск. 1) Если b=0, цепь обратной связи отсутствует, а Uвх=0, то выходной сигнал Iвых=ЕП 2) При отрицательной обратной связи 1>b>0; Uвых.ос=ЕП-bKUвых.ос При отрицательной обратной связи искажения, создаваемые усилителем уменьшаются в (1+bK°) раз. Типы обратной связи В зависимости от способа снятия сигнала обратной связи с выхода и подачи на вход различают четыре типа обратной связи. Их название состоит из двух слов. Первое говорит как сигнал подается на вход, второе – как снимается с выхода: 1) Последовательно – параллельная обратная связь. 2) Параллельно – параллельная обратная связь: 3) Последовательно – последовательная обратная связь. 4) Параллельно – последовательная обратная связь. Всякая последовательная обратная связь (по входу или по выходу) увеличивает соответствующее сопротивление в (1+bK°) раз. Всякая параллельная обратная связь уменьшает соответствующее сопротивление в (1+bK°) раз. Усилитель с RC связью Принципиальная схема усилителя с RC связью имеет вид:
R1,R2 – резистивный делитель цепи Б, задает РТ. RЭ – эмиттерное сопротивление, служит для температурной стабилизации РТ. Rk – сопротивление коллекторной цепи, на нем выдается усиленный переменный сигнал. Rн – сопротивление нагрузки Cp – разделительная ёмкость, CЭ – конденсатор эмиттерной цепи, устраняет отрицательную обратную связь, создаваемую Rэ, в рабочем диапазоне частот Сф – конденсатор фильтра ЧП,
Избирательные усилители Избирательные усилители предназначены для усиления сигналов спектры которых находится в относительно узком диапазоне частот. Основной характеристикой усилителя является зависимость коэффициента усиления от частоты. По ней определяются основные параметры. 1) - коэффициент усиления в рабочем диапазоне частот. 2) - средняя частота рабочего диапазона частот. 3) - диапазон рабочих частот. , где ωв, ωн – верхняя и нижняя граничные частоты. 4) Избирательность - характеризуется крутизной спадов АЧХ. Количественно избирательность оценивают коэффициентом прямоугольности, который рассчитывают так . Идеальный избирательный усилитель имеет , а его характеристика имеет прямоугольный вид. По принципу действия избирательные усилители бывают двух типов: 1) С частотно-зависимой нагрузкой. 2) С частотно-зависимой обратной связью Избирательные усилители с частотно-зависимой нагрузкой В таких усилителях в качестве нагрузки обычно применяют параллельный колебательный контур. Благодаря его резонансным свойствам, характеристика усилителя приобретает избирательный характер, а поэтому такие усилители иногда называют резонансными. Схема резонансного усилителя имеет вид: Частотная характеристика избирательного усилителя определяется выражением - сопротивление параллельного колебательного контура. Эквивалентная схема параллельного колебательного контура имеет вид: В нее введен резистор с сопротивлением , он учитывает резистивные потери реактивных элементов колебательного контура. Частотная характеристика сопротивления параллельного контура имеет вид . Частота, на которой сопротивление контура становится резистивным называется резонансной. Она определяется так: . - характеристическое сопротивление контура. - добротность, - обобщенная расстройка. Она обращается в нуль, когда частота воздействующего сигнала на контур равна . ; - полоса пропускания колебательного контура. , при постоянной , изменяя можно изменять Поскольку ЧХ усилителя определяется ЧХ колебательного контура, то она имеет аналогичный вид, а следовательно усилитель обладает избирательными свойствами. Подключение нагрузки к выходу усилителя ухудшает избирательные свойства, уменьшая добротность контура, для исключения этого явления в резонансных усилителях обычно применяют частичное включение колебательного контура. Усилители мощности Обычно это выходные каскады многокаскадных усилителей. Они служат для повышения нагрузочной способности и создают на нагрузке сигнал заданной мощности. Такие усилители работают в режиме большого сигнала, а потому их основными параметрами являются следующие: 1) Выходная мощность: 2) Коэффициент полезного действия: (КПД)= , - мощность потребляемая источником питания. , где - мощность выдаваемая на коллекторных переходах транзистора усилителя мощности. 3) КНИ – коэффициент нелинейного искажения. Под искажениями понимают – отклонение формы сигнала на выходе от формы сигнала на входе. Классификация усилителей мощности 1) В зависимости от рабочей точки активных элементов, это усилители класса А, АВ, В, С, Д. 2) По связи с нагрузкой, это: усилители с трансформаторной связью; без трансформаторной усилителя мощности. 3) По схемотехническому решению: однотактные усилители; двухтактные усилители. 4) По виду усиливаемого сигнала: апериодические усилители – они предназначены для усиления широкополосных непрерывных сигналов; резонансные усилители мощности – они предназначены для усиления сигналов в узком диапазоне частот. Режим класса А. Рабочая точка выбирается на середине линейного участка. Проведем графоаналитически расчет КПД и оценим качественно КНИ (рис.8.) ; Основным недостатком режима класса А является малое значение КПД<25%. Их преимущество является малые нелинейные искажения, поскольку рабочая точка выбрана на середине нелинейного участка. Режим класса В. Оценим его КПД и нелинейные искажения. В режиме класса В, рабочая точка выбирается при напряжении отсечки. В этом случае UВЫХ создает в цепи базы тока полуволну тока. Для режима класса В КПД рассчитывают для одного полу периода.
Достоинством режима класса В является высокое КПД, а недостатком существенное нелинейное искажение, отрицательная полуволна входного сигнала отсутствует. Поэтому режим класса В в однотактных усилителях не применяются, он применяется лишь в двухтактных схемах усилителя. Обратная связь в усилителях Под обратной связью понимают передачу части выходного сигнала на вход усилителя. В усилителях возникают три вида обратной связи: внутренняя, паразитная, внешняя. Внутренняя - имеет место во всех активных элементах и определяется их конструкцией и физическими процессами в них происходящими. Например, параметр h12 в биполярном транзисторе характеризует обратную связь, которая возникает за счет модуляции ширины базы. Паразитная – обусловлена наличием паразитных индуктивно-емкостных (L, С) связей путей, которые создают пути для передачи части выходного сигнала на вход. Внешняя обратная связь – создается введением в схему специальных элементов. Все виды обратной связи существенно влияют на параметры и характеристики усилителя. При этом от внутренней и паразитной стараются избавится за счет рационального выбора элементов и конструкции усилителя, а внешнюю вводят специально. Она позволяет: 1. Увеличить стабильность коэффициента усиления; 2. Расширить диапазон усиливаемых частот; 3. Уменьшить искажение, создаваемое усилителем; 4. Управлять входным и выходным сопротивлением в нужном направлении. Структурная схема усилителя с обратной связью Структурная схема приведена на рис.8.. сигнал на входе усилителя с обратной; сигнал на выходе усилителя; сигнал на выходе цепи обратной связи. = + комплексная амплитуда сигнала на входе усилителя без обратной связи. K(jw) = - комплексная функция коэффициента передачи усилителя без обратной связи. β(jω) – комплексная функция коэффициента передачи цепи обратной связи. - комплексная функция коэффициента передачи усилителя с обратной связью. Найдем его выражение: учитывая, что получим . Произведение Н(jω) = b(jω)K(jω) – называют - петлевое усиление. В рабочем диапазоне частот K и b - действительные числа. Обычно величина b>0, а K> <0. В зависимости от знака K различают следующие виды обратной связи: 1) Если K>0 – то возникает положительная обратная связь (ПОС). При положительной обратной связи входной сигнал совпадает по фазе с сигналом на выходе обратной связи. >К; 0<bK<1,т.е. положительная обратная связь увеличивает коэффициент усиления. При bK=1, K+ос=∞, в этом случае усилитель превращается в генератор. 2) Если K<0 - в усилителе возникает отрицательная обратная связь. При этом входной сигнал находится в противофазе с сигналом на выходе обратной связи. <К - отрицательная обратная связь уменьшает коэффициент усиления усилителя с обратной связью. Что будет с Землей, если ось ее сместится на 6666 км? Что будет с Землей? - задался я вопросом... Что способствует осуществлению желаний? Стопроцентная, непоколебимая уверенность в своем... Конфликты в семейной жизни. Как это изменить? Редкий брак и взаимоотношения существуют без конфликтов и напряженности. Через это проходят все... Живите по правилу: МАЛО ЛИ ЧТО НА СВЕТЕ СУЩЕСТВУЕТ? Я неслучайно подчеркиваю, что место в голове ограничено, а информации вокруг много, и что ваше право... Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:
|