Амплитудная характеристика

U_вых = f(U_вх)_=const

1 – область внутренних шумов усилителя. Даже при отсутствии входного сигнала на выходе присутствует хаотический шумовой сигнал. Шумы обусловлены температурными шумами элементов (тепловой шум), дискретной природой электричества (квантовый), избыточными шумами АЭ. Внутренние шумы ограничивают возможность усиления слабых сигналов снизу. Для уменьшения тепловых шумов активные элементы охлаждают (жидким гелием, азотом).

2 – область линейного усиления. U_вх = k_uU_вх, tg  k_u

3 – область ограничения выходного сигнала (нелинейных искажений выходного сигнала). Ограничение обусловлено либо мощностью источника питания, либо нелинейностью ВАХ активного элемента.

D = - это есть динамический диапазон усиления – возможность усилителя усиливать как слабые, так и сильные сигналы.

Нелинейные искажения Это искажения формы входного сигнала.

U(t) = U₀ +

Так любой сигнал может быть представлен.

Нелинейные искажения – это изменение спектрального состава сигнала (появление дополнительных гармоник, отсутствующих на входе).

k_ни – коэффициент нелинейных искажений

k_ни =

P_i – мощность гормоник выходного сигнала

P₁ – основная частота (горм.).

Нелинейные искажения в усилителе уменьшаются выбором рабочего режима с наибольшим линейным усилением, использованием высококачественных элементов, использованием обратных связей.

Обратные связи в усилителях и их влияние на характеристики

Обратная связь – это подача части или всего выходного сигнала на вход усилителя. (Подача всего сигнала – 100% ОС (обратная связь)).

Классификация и виды ОС:

1. По сигналам

• ООС – отрицательная обратная связь - такая ОС, когда сигнал ОС вычитается из входного или когда сигнал ОС находится в противофазе с входным (  )

• ПОС – положительная ОС – когда U_ос суммируется с U_вх, или когда сигнал U_ос и U_вх совпадают по фазе ( = 0)

ОС – мощное схемотехническое средство, позволяющее изменять свойства усилителей в широком диапазоне в сторону необходимых параметров.

2. ОС могут быть по току (суммируются токи), по напряжению (суммируются напряжения).

3. Комбинированные (по току и напряжению).

Структуры усилителей с ос

Рис.1

Рис. 2

Рис. 3

Рис. 4

Виды ос

По вх.	По вых.
По напряж. Последовательная ОС	По напряж. По напряж.
По току Параллельная ОС	По напряж. По напряж.
По напряж. Последовательная ОС	По току R0 – датчик тока, с помощью которого сигнал тока преобразуется в напряжение Uт = Iн*R0 По току
По току Параллельная ОС	По току По току
5. Комбинированная ОС – по току и напряжению на входе и на выходе

Влияние ос на коэффициент усиления

К_ос = - коэффициент усиления с ОС

К = - собственный коэффициент усиления без ОС

 = - коэффициент передачи по цепи ОС

U_вых – U_oc = U₀

U_oc = * U_вых

U_вх = U₀ + *k* U₀

k_oc =

k_oc =

«+» - ООС

«-» - ПОС

ООС уменьшает усиление усилителя

1+k – глубина обратной связи

k – петлевое усиление – это коэффициент передачи по цепи усилитель – цепь – ОС

  1.

Влияние оос на стабильность коэффициента усиления

В реальных усилителях коэффициент усиления зависит от напряжения питания, от t⁰C, от режима работы, старения элементов и др. факторов.

k_u = k_min  k_max

k_max - k_min = k

_k = - относительная нестабильность коэффициента усиления

Задача

_k – известна, k_oc -?

k_oc =

k_oc =

k_oc =

ООС стабилизирует коэффициент усиления независимо от причин, вызывающих его изменения.

При глубокой ООС усиление определяется цепью ОС, а т. к. обычно в цепи ОС используют пассивные R, C, L элементы со стабильными характеристиками, т. е. сам усилитель в целом остается стабильным.