12.Пример выч знач коэф передачи в схемах с оос.

Определить коэффициент передачи по напряжению K_I2f= = и_Вых/"вх в схеме на рис. 5.7,а,организованной на базе инвертирующего усилителя, имеющего следующие свойства: коэффициент усиления по напряжению в режиме холостого хода (при отсутствии нагрузки) К_ЗА = 10, входное сопротивление R₂ = 4 кОм, выходное сопротивление R₄ = 1 кОм, сопротивлении нагрузки R₅ = 1 кОм. В качестве основных звенев цепи обратной связи выступают резисторы R ₃ = 9 кОм и R1 = 1 кОм.

Решение. На рис. 5.7, б изображено рассматриваемое схемное пост­роение рис. 5.7, а для случая, когда в нем действие обратной связи уст­ранено путем разрыва петли ОС на участке а — Ь, при этом в месте раз­рыва петли введены сопротивления эквивалентов R' и R".

1.Вычисляем сопротивления эквивалентов R' и R", при этом учиты­ваем, что в качестве входных зажимов в исходной схеме на рис. 5.7, а выступают зажимы 1-1^/:

R^/=R₄//R₅; R^//=R₃+R₁//R₂

2. при К_3.4=10 выч К_1,2=Uвых/Uвх, отвеч отсутствию действия ООС(рис 5.7 б)

К_1,2=К_1,3*К_3,4*К_4,2 где К_1,3=R2//(R3+R^/)/[R2//(R2+R^/)+R1]

К_4,2=R5//R^///(R5//R^//+R4)

3. Для схемы на рис. 5.7, а вычисляем коэффициент передачи при погашенном усилении с учетом условно-положительных направлений разностей потенциалов и_вых и u_вх, отмеченных на рис. 5.7 стрелками:

k_1,2= -K_t3K₃,₂; К_3,2=(R5//R4)/(R5//R4+R3)

4. В соответствии со схемой на рис 5.7,б в условиях кз зажимов 1-1^/ опред значение петлевой передачи:

Т11^/(0)= Uб/Uа=Ка3(0)*К34*К4б, где Ка3(0)-коэф передачи при короткозамкнутых входных зажимах Ка3(0)=(R1//R2)/(R1//R2+R3)

К4б=К42

5. вычисл искомое знач коэф передачи

К12f=К12/[1+T11(0)]+k₁₂

16 Влияние оос на ход сквозной передаточной хар-ки, на ход ачх

В реальных усилительных трактах сквозная передаточная харак­теристика нелинейная (рис. 5.9, а), ее график имеет различный наклон при различных значения входного U_BX или выходного на­пряжения U_вых. В результате коэффициент усиления малых сигналь­ных приращений К' = AU_BBlx/AU_BX зависит от текущего значения входного U_BX или выходного напряжения U_liUX (рис. 5.9, б), при этом сам дифференциальный коэффициент передачи К' рассмат­ривается как функция текущего значения сигнала на входе или выходе. Следует отметить, что в идеальном по линейным свой ствам усилительном тракте в качестве графика зависимости К^/(U_вх) выступает прямая линия, параллельная оси U_BX

Охват усилительного тракта петлей ООС хотя и приводит к снижению усилительных свойств тракта, но обеспечивает боль шее постоянство этого усиления при изменениях уровня сигнала U_вых. Обусловлено это тем, что в нелинейном тракте с ООС значе­ние петлевой передачи Т' и соответственно глубины обратной связи F' при изменениях U_Bblx непостоянно. Относительные умень­шения v = К^//K^/_f (здесь v >= 1) коэффициента усиления, вызванные введением в усилительный тракт ООС, оказываются различными для различных областей СПХ (для различных значений выходного напряжения U_BbK). Параметр v(U_Bblx) и соответственно глубина обратной F'(U_BUX) имеют большие значения для тех областей СПХ, в которых К'(и_вых) больше, и меньшие — где K'(U_Bblx) меньше.' В результате значения коэффициента усиления K'_F(U_BbK) в нели­нейном тракте с ООС при различных значениях выходного напря­жения U_Bblx определяется соотношением

K'au_buk) = K'(U_Bblx)/F'(U_Bblx) = K'(U_Bblx)/(1+ Т^/(U_вых) = K'(U_Bblx)/[1+ v(U_Bblx)T'₀)], где v(U_Bblx) = К'₀/К'f(u_bblx); T'q, К'₀ — значение петлевой пере­дачи T'(U_BUX) и коэффициента передачи K'(U_BUX) в ИРТ; U_Bblx = UвхK_∑(U_Bblx).

На рис. 5.11 приведены графики СПХ, иллюстрирующие вли­яние ООС на ход СПХ. Один из приведенных на этом рисунке графиков (график 1) соответствует случаю, когда усилитель не охвачен петлей ОС (T'_Q = 0), другой (график 2) — когда он охвачен ООС с исходным значением петлевой передачи Т'₀= 2 (при U_Bblx = 0). сравнительный анализ хода этих графиков показывает, что вве­дение в нелинейный тракт отрицательной обратной связи вызы­вает линеаризацию хода его СПХ. Это линеаризирующее воздей­ствие наибольшее на тех участках СПХ, на которых коэффициент усиления K'(U_BbK) имеет повышенные значения. В областях же зна­чений напряжений U_вых, где K'{U_Bblx) имеет пренебрежимо малые значения, ООС на ход СПХ влияния не оказывает. Последнее, в первую очередь, относится к области больших значений напря­жения U_Bbtx, где транзистор находится в режиме насыщения или отсечки. Вследствие этого путем введения в тракт ООС практичес­ки не возможно увеличить предельно достижимое значение раз­маха выходного сигнала.

Благодаря рассмотренному линеаризирующему воздействию ООС на ход СПХ коэффициент гармоник в усилителе, охвачен­ном петлей ООС, меньше коэффициента гармоник в том же уси­лителе без ООС примерно в Fраз. Следует подчеркнуть, что условием оценки степени влияния ООС на коэффициент гармоник является одинаковость значений выходного, напряжения U_BUX, а не входного U_BX. Попытка выполнить указанное сравнение при неизменном входном сигнале U_BX дает завышенный результат, так как введения в тракт ООС при данном входном сигнале не только линеаризирует СПХ, но и снижает уровень напряжения U_вых, что вызывает дополнительное уменьшение искажений.

Влияние на ход АЧХ

Рассмотрим механизм влияния на ход АЧХ ОС, организован­ной как ООС. Обратная связь этого вида уменьшает частотную зависимость коэффициента усиления. Указанное стабилизиру­ющее воздействие ОС обусловлено двумя факторами: с одной сто­роны, непостоянством в частотной области модуля глубины ОС F, который имеет меньшие значения на частотах, где исходный коэффициент усиления занижен, а с другой — тем, что в районе граничных частот полосы пропускания в петле ОС наблюдаются существенные фазовые набеги, приводящие к переходу ООС в ПОС.

На рис. 5.12, а приведена амплитудно-частотная характеристи­ка усилительного тракта, соответствующая отсутствию в нем ОС (график 1) и его охвату петлей обратной связи с номинальным значением глубины F₀ = 2 (6 дБ) (график 2). ФЧХ этого тракта при отсутствии (график 1) и наличии (график 2) ОС изображена на рис. 5.12, б. Анализ хода графиков рис. 5.12 показывает, что только в области частот, где набег фазы в тракте практически отсутствует, вве­дение ООС в усилительный тракт вызывает снижение коэффици­ента усиления в F₀ раз (в два раза или на 6 дБ). В частотной же области, где значение набегов фаз становится существенным, это влияние оказывается меньшим. При значениях лежащих в районе 90°, характер обратной связи меняется на противоположный — про­исходит переход ООС в ПОС. Для рассматриваемого тракта указанный переход происходит на частоте f⁰ = 14 кГц, где Аφ= 100°. Отметим, что на частотах, превышающих f⁰, введе­ние в тракт петли ОС приводит не к уменьшению, а к увеличению нелинейных искажений. Данное обстоятельство, в первую очередь, следует учитывать при организации трактов высококачественного звукоусиления. В трактах этого назначения применение глубокой ООС оказывается оправданным только в том случае, если АЧХ тракта имеет высокую равномерность не только в области звуковых колебаний, но и за ее пределами.