Вопрос 8. Влияние ос на параметры усилителей

1) Влияние ос на коэффициент усиления усилителя

.

Ко входу усилителя приложен сигнал равный

: .

В свою очередь

, и подставляя в выражение для

и далее

или

Т.е. коэффициент усиления падает в по сравнению со схемой без ООС.

2) Влияние ос на стабильность коэффициента усиления

Происходит увеличение стабильности коэф. передачи.

Определим производную

Левую и правую части умножим на ;

--- нестабильность усиления с обр. связью.

--- нестабильность коэф. передачи без ОС.

т.е. нестабильность уменьшается в раз.

Величину называют глубиной обратной связи. При имеет место т.н. глубокая обратная связь. При глубокой ООС , т.е. коэффициент передачи не зависит от А. χ может быть сделано достаточно стабильным с использованием пассивных элементов (R и C).

3) Влияние ос на входное сопротивление усилителя.

а) При последовательной ОС:

Предлагаем для простоты, что Rвыхχ и Rг=0;

Если это не так, то можно легко ввести поправку на глубину ОС - с помощью коэффициента распределения напряжения на входе.

Без ООС

С учетом ООС на входе действует напряжение меньшее по величине – , его можно определить поделив выходную величину на А:

С другой стороны у можно определить через входную величину и Аоос:

, отсюда .

Следовательно, ток на входе усилителя уменьшится по сравнению со схемой без ОС в раз, т.е.

Входное сопротивление будем по-прежнему определять, как и тогда

R _{вх ос}=R_вх (1+χA)

Таким образом, при последовательной ООС входное сопротивление возрастает в глубину обратной связи раз.

б) Аналогично можно показать, что при параллельной ООС входное сопротивление уменьшается в раз.

4) Влияние ОС на выходное сопротивление усилителя

а)ООС по напряжению.

; ; ;

Т.к. Uвых кз=0, то Uвыхχ=0,

т.е. ООС отсутствует и и тогда

, т.е.

выходное сопротивление снижается в глубину обратной связи раз.

б) ООС по току

, т.к. и, следовательно, ООС отсутствует.

Выходное сопротивление возрастает в глубину ос раз.

5) Влияние ОС на искажения усилителя

Обратная связь уменьшает нелинейные искажения в схемах примерно в (1+χА) раз. Если исходные искажения не превышают 10 - 15 % и только, если отсутствуют очень высокочастотные искажения. Точно также уменьшаются частотные и фазовые искажения.

6) Влияние ОС на полосу пропускания усилителя

Полоса пропускания расширяется в (1+χА) раз.

Вопрос 9.

Понятие об устойчивости усилителя с ООС. Проблема получения глубокой ООС. Абсолютно-устойчивый усилитель и его ЛАЧХ.

Устойчивость усилителя с ООС

1+χА --- может быть как больше, так и меньше 1. При 1+χА <1 имеет место положительная ОС, т.е. фаза сигнала обратной связи отличается от фазы входного сигнала меньше, чем на π. Чаще всего это наблюдается при введении ООС в многокаскадном усилителе на границах полосы пропускания. В АЧХ при этом наблюдается подъем и возможно даже самовозбуждение усилителя.

Условие возникновения возбуждения: или или с учетом, что , . Т.е. дополнительный сдвиг фаз в области частот, где должен быть меньше . С учетом того, что один каскад усиления имеет сдвиг фаз , теоретически устойчивыми являются двухкаскадные усилители. Для обеспечения устойчивости широко используются цепи частотной коррекции.

    В соответствии с логарифмическим вариантом критерия Найквиста для минимально-фазовых систем, к которым можно отнести ОУ с отрицательной обратной связью, усилитель будет устойчив, если для логарифмических частотных характеристик разомкнутой петли обратной связи K_U выполнено условие:

f_ср< f_кр         (15)