Главная - Литература

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 [58] 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169

выражение справедливо не для всех частот, а только для средних и верхних, например при л;>0,01.

Аналогичное выражение амплитудно-частотной характеристики </=1/(1-jx) справедливо для области нижних и средних частот, когда a: = Fi/F>0,01, где Fi -нижняя граничная частота одного каскада усилителя без обратной связи.

В соответствии с данным вырал<:ением можно считать, что комплексный коэффициент передачи напряжения двухкаскадного усилителя

где Ко - коэффициент передачи двухкаскадного усилителя в области средних частот.

Подставив это выражение в (8.1), получим, что коэффициент передачи двухкаскадного усилителя, охваченного обратной связью,

/(= --. (8.6)

В области средних частот при х<С1

Ко=-КоП1-Ко). (8.7)

Обозначая у=К1К, получаем, что комплексный относительный коэффициент передачи двухкаскадного резисторного усилителя, охваченного обратной связью,

-Р" . (8.8)

(H-j*)-№

Модуль относительного коэффициента передачи

\у\= (8.9)

У(1-РСо)«+2{1 + р7Со)хЧх4

Это выражение дает амплитудно-частотную характеристику двухкаскадного резисторного усилителя, охваченного обратной связью в области средних и верхних частот, когда х = Р/р2>0,01. Оно в точности совпадает с выражением для амплитудно-частотной характеристики в области нижних и средних частот, но при х = = Fi/F>0,01.

Исследуя знаменатель данного выражения, находим, что амплитудно-частотная характеристика двухкаскадного резисторного усилителя, охваченного отрицательной обратной связью, не имеет максимумов (выбросов, подъемов, горбов) в области нижних и верхних частот, если p/Coi<l.

При отрицательной обратной связи, когда р/Со>1, на амплитудно-частотной характеристике в области нижних и верхних частот наблюдаются максимумы (выбросы, подъемы, горбы).

Приравнивая у уровню отсчета 1/У2, находим, что при 0 = = - 1 относительная граничная частота хгр =2. Сравнивая эту



величину с относительной граничной частотой двухкаскадного резисторного усилителя без обратной связи

гр = КК2-1 = 0,64.

убеждаемся, что применение отрицательной обратной связи при Ко= - 1 дает увеличение верхней граничной частоты в хгр1Хгр = = 2,2 раза. Нижняя граничная частота при этом уменьшается в 2,2 раза.

Если применяется более глубокая отрицательная обратная связь, то при

;=У-р/(о-1 (8.10)

на амплитудно-частотной характеристике на нижних и верхних частотах имеются максимумы, причем относительный подъем частотной характеристики в точках максимума равен

(8.11)

(/тах = (1-р/(о)/2У-р/(о.

Вычисленный по этой формуле относительный подъем характеристики приводится в табл. 8.1.

Таблица 8.1

-РКо

у max

1,06

1,15

1,25

1,34

1,43

1,73

2,36

2,84

3,25

3,62

5,05

Амплитудно-частотные характеристики усилителя показаны на рис. 8.3. Они построены на основе вычислений по формуле (8.9) в предположении, что граничные частоты однокаскадного усилителя на уровне 0,7 равны F„=102 Гц и fe=10* Гц.

Если двухкаскадный резисторный усилитель не имеет переходных конденсаторов, то левая часть амплитудно-частотной характеристики остается плоской до частоты F = 0, правая часть характеристики совпадает с характеристикой, приведенной на рис. 8.3.


Неиската/вщий Усилитель с усилитель искотениями

тек

".Гц

Рис. 8.3. Амплитудно-частотные характеристики двухкаскадного резисторного усилителя с отрицательной обратной связью

Рис. 8.4. Структурная схема усилителя, поясняющая, что при отрицательной обратной связи искажения уменьшаются



8.4. УМЕНЬШЕНИЕ ИСКАЖЕНИЙ

Покажем, что в усилителе, охваченном отрицательной обратной связью, фон, шумы и искажения, возникаюшие внутри усилителя, уменьшаются во столько же раз, во сколько раз падает усиление. На рис. 8.4 показана структурная схема усилителя с обратной связью. Усилитель, создающий небольшие искажения, представлен как неискажающий усилитель, к выходному напряжению которого добавляется приложенное извне напряжение искажений

Очевидно, что напряжение, характеризующее искажение на выходе искажающего усилителя,

и иск = иск -\- и иску

откуда

UucH=Oucn/{l-K). (8.12)

Во столько же раз уменьшаются фон и шумы, возникающие внутри усилителя, так как можно считать, что они как бы добавляются на выходе усилителя. Отличие фона и шумов от искажений состоит в том, что они обычно не связаны с амплитудой усиливаемых колебаний, тогда как искажения зависят от амплитуды.

Напряжение вносимых искажений Uuck может считаться постоянным, если постоянно выходное напряжение усилителя. Поэтому структурная схема на рис. 8.4 справедлива лишь при постоянном полезном напряжении на выходе. Если при увеличении напряжения на входе выходное напряжение увеличится, то увеличатся и вносимые искажения Uuck- Однако пока нет захода в существенно нелинейные области характеристик усилительных приборов, они по-прежнему уменьшаются в (1-р/() раз. Если же выходной ток достигает тока насыщения или нуля, что эквивалентно разрыву петли обратной связи, то К становится равным нулю. В этом случае искажения не уменьшаются.

Принцип суперпозиции применим лишь к линейным системам. Поэтому только усилитель с малыми искажениями (с малой нелинейностью) может рассматриваться (и то лишь в первом приближении) как линейный усилитель, на выходе которого действует генератор, вносящий напряжение искажений.

8.5. ТИПЫ ОБРАТНОЙ СВЯЗИ

На рис. 8.5, а приведена уже рассмотренная нами схема, а на рис. 8.5, б -схема, отличная от нее тем, что вместо напряжения с выхода берется часть тока и складывается с током на входе. Схема на рис. 8.5, а называется схемой последовательной подачи обратной связи по напряжению, а схема на рис. 8.5,6 - схемой параллельной подачи обратной связи по току.

Величины /( и р для схемы на рис. 8,5,6 являются коэффициентами передачи тока, и выражения (8.1) и (8.2) остаются справедливыми, но уже для коэффициента передачи тока, а не напряжения.

12* 179



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 [58] 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169



0.0013