ОС в УУ. Слайд 1. Всего 31. ОБРАТНАЯ СВЯЗЬ В УСИЛИТЕЛЯХ Автор Останин Б.П. Конец слайда ОС в УУ. Слайд 2. Всего 31. Все виды обратной связи сильно изменяют свойства усилителя, поэтому они широко используются для направленного изменения его параметров. Автор Останин Б.П. Конец слайда ОС в УУ. Слайд 3. Всего 31. uвх0 uвх сум м uвх0 uос uос bосuвых К0 uвых bос u вых K 0 u вх сум м K 0 (u вх0 u oc ) K 0 (u вх0 boc u вых ) u вых uвх сум м uвх0 uос uос bосuвых K 0 u вх0 1 boc K 0 - суммарное напряжение, поступающее на вход усилителя - напряжение обратной связи uв х сум м uв х0 bосuв ых Автор Останин Б.П. Конец слайда ОС в УУ. Слайд 4. Всего 31. При ПОС uв х сум м uв х0 bосuвых K ПОС При ООС u K0 вых u вх0 1 bос K 0 u вых K 0 u вх0 1 boc K 0 uвх сум м uвх0 uос uвх0 bocuвых K ООС u вых K0 u вх0 1 bос K 0 ПО С uВЫХ Без ОС ООС 0 Автор Останин Б.П. uВХ Конец слайда ОС в УУ. Слайд 5. Всего 31. Способ получения обратной связи по напряжению RОС1 uВХ uОС uВЫХ RОС2 RН Способ получения обратной связи по току RН uВХ uВЫХ uОС Автор Останин Б.П. RОС Конец слайда Способы введения ОС. ОС в УУ. Слайд 6. Всего 31. Последовательная по входу ОС uВХ uОС uВХ УС uВЫХ u в х ус u в х u ос uв х ус uв х uос Параллельная по входу ОС iВХ uВХ iВХ УС iОС uВЫХ iв х ус iв х iос iв х ус iв х iос Комбинированная ОС (применяется крайне редко) Автор Останин Б.П. Конец слайда ОС в УУ. Слайд 7. Всего 31. Четыре основные вида ОС. 1. Последовательная по выходному напряжению. 2. Последовательная по выходному току. 3. Параллельная по выходному напряжению. 4. Параллельная по выходному току. Автор Останин Б.П. Конец слайда ОС в УУ. Слайд 8. Всего 31. Влияние ОС на основные параметры и характеристики усилительного устройства Автор Останин Б.П. Конец слайда ОС в УУ. Слайд 9. Всего 31. Влияние ОС на относительный коэффициент усиления K 0 K 0 K0 - относительный коэффициент усиления при K ООС K ООС K ООС - относительный коэффициент усиления при отсутствии ОС наличии ОС При ООС Пусть исходный коэффициент усиления получил приращение K 0 Надо найти приращение K ООС Автор Останин Б.П. Конец слайда ОС в УУ. Слайд 10. Всего 31. Для этого разложим выражение K ООС K0 1 bос K 0 в ряд Тейлора с удержанием только линейных членов: K OOC dK OOC K 0 dK 0 dK OOC (1 bOC K 0 ) bOC K 0 1 dK 0 (1 bOC K 0 ) 2 (1 bOC K 0 ) 2 где Тогда K OOC K OOC K 0 (1 bOC K 0 ) K 0 K OOC KU 0 (1 bOC K 0 ) 2 1 bOC K 0 K OOC K 0 K 0 K0 K 0 1 bOC K 0 K 0 1 Величину (1+bOCK0) обычно называют глубиной ОС. Автор Останин Б.П. Конец слайда ОС в УУ. Слайд 11. Всего 31. Нестабильность коэффициента усиления будет зависеть и от нестабильности коэффициента передачи самой цепи ООС. K OOC dK OOC bOC dbOC dK OOC K 02 dbOC (1 bOC K U 0 ) 2 K OOC K OOC bOC bOC K 02 (1 bOC K 0 ) K OOC bOC K 0 (1 bOC K 0 ) 2 K OOC bOC bOC K 0 1 bOC K 0 bOC - относительное изменение коэффициента ООС. Знак минус говорит о том, что увеличение bOC ведет к снижению KOOC. Автор Останин Б.П. Конец слайда ОС в УУ. Слайд 12. Всего 31. Так как, система линейная K ООС СУММ K 0 1 bOC K 0 bOC bOC K 0 1 bOC K 0 При bOC K0>> 1 K 0 1 bOC K 0 0 bOC bOC K 0 bOC 1 bOC K 0 K ООС СУММ bOC Для ПОС K ПОС СУММ Автор Останин Б.П. K 0 1 bOC K 0 bOCbOC K 0 1 bOC K 0 Конец слайда ОС в УУ. Слайд 13. Всего 31. Полоса усиливаемых частот Цепь ООС всегда расширяет полосу пропускания. Цепь ПОС – сужает Пусть имеется усилитель R1 R2 uВХ С uВЫХ . Передаточная функция такого усилителя имеет вид W ( p) Автор Останин Б.П. K0 1 1 p где p = j, 1 R1 R2 C R1 R2 Конец слайда ОС в УУ. Слайд 14. Всего 31. При введении ООС K0 K OOC K OOC 11 p W ( p) WOOC ( p) b K 1 bOCW ( p) 1 1 ООС p 1 p 1 OC 0 1 (1 bOC K 0 ) 11 p Обычно полосу пропускания усилителя определяют по уровню снижения его коэффициента усиления в 2 0,707 раз (-3 дБ). Для исходной передаточной функции . fВ 1 1 При введении ООС постоянная времени уменьшилась в глубину обратной связи раз 1 ООС Автор Останин Б.П. 1 1 bОС K 0 Конец слайда ОС в УУ. Слайд 15. Всего 31. Верхняя частота увеличилась в глубину обратной связи раз f В ООС 1 1 ООС КU, дБ f В (1 bОС K 0 ) ЛАЧХ усилителя без ООС 20lg(1+KU0 bOC ) КU0, дБ ЛАЧХ усилителя с ООС наклон -20дБ/дек КU OOC, дБ 0 КU, дБ ЛАЧХ без ООС КU0, дБ 0 Автор Останин Б.П. В В ООС КU, дБ lg ЛАЧХ с ООС 20дБ/дек В lg -20дБ/дек КU OOC, дБ 0 В ООС lg Конец слайда ОС в УУ. Слайд 16. Всего 31. При введении ПОС полоса пропускания сужается в (1 – bOCKU0 ) раз. K0 K ПOC 1 p 1 WПOC ( p) bOC K 0 1 p 1 1 1 p 1 (1 bOC K 0 ) f В ПОС f В (1 bОС K 0 ) Автор Останин Б.П. Конец слайда ОС в УУ. Слайд 17. Всего 31. ЛАЧХ с усилителя с ПОС КU, дБ 20lg(1-КU0 bOC ) КU ПOC, дБ ЛАЧХ усилителя без ПОС КU0, дБ наклон минус 20дБ/дек В ПОС В 0 КU, дБ lg КU, дБ ЛАЧХ без ПОС КU0, дБ 0 Автор Останин Б.П. ЛАЧХ с ПОС КU ПOC, дБ наклон минус 20дБ/дек наклон минус 20дБ/дек В lg 0 В ПОС lg Конец слайда Входное сопротивление. ОС в УУ. Слайд 18. Всего 31. Изменение входного сопротивления усилителя, охваченного цепью обратной связи, зависит только от способа ее введения во входную цепь усилителя и не зависит от способа ее получения. Входное сопротивление при последовательной ОС по входу. RИСТ 1 еИСТ K0 uВХ uОС uВХ УС RВХ УС 1 bOC RВХ ООС RВХ УС Тогда Автор Останин Б.П. U U ВХ U ВХ УС U OC U ВХ УС (1 OC ) I ВХ I ВХ I ВХ U ВХ УС U ВХ УС I ВХ U ОС bOCU ВЫХ bOCU ВХ УС K 0 RВХ ООС RВХ УС (1 bOC K 0 ) Конец слайда ОС в УУ. Слайд 19. Всего 31. ПОС уменьшает входное сопротивление. RВХ ПОС RВХ УС (1 bOC K 0 ) При введении ПОС есть особенности. 1. При bOCK0 = 1 входное сопротивление усилительного устройства RВХ ПОС становится нулевым bOC 1 K0 2. При bOCK0 > 1 входное сопротивление усилительного устройства RВХ ПОС становится отрицательным bOC 1 K0 Автор Останин Б.П. Конец слайда ОС в УУ. Слайд 20. Всего 31. Входное сопротивление при параллельной ОС по входу. RИСТ 1 еИСТ iВХ iВХ УС K0 uВХ iОС RВХ УС 1 bOC I ВХ УС I ВХ I OC Автор Останин Б.П. Конец слайда При введении ООС iОС RИСТ ROОC iВХ УС iВХ 1 ОС в УУ. Слайд 21. Всего 31. K0 еИСТ uВХ RВХ УС uВЫХ 1 RВХ ООС I ВХ I ВХ УС I OC U ВХ I ВХ U ВХ U ВХ U ВЫХ RВХ 0 RООС U ВХ U ВХ (1 K 0 ) U ВХ RВХ 0 (1 K 0 ) RООС RВХ 0 RООС RВХ 0 RООС Тогда Автор Останин Б.П. RВХ ООС RВХ УС RООС RВХ 0 (1 K 0 ) RООС Конец слайда ОС в УУ. Слайд 22. Всего 31. При введении ПОС RВХ ПОС RВХ УС R ПОС RВХ 0 (1 K 0 ) R ПOC Три варианта RВХ УС R ПОС Если K0 1 Если RВХ 0 (1 K 0 ) ( RПOC ) то то RВХ ПОС RВХ 0 (1 K 0 ) R ПOC Если R ВХ УС (1 K 0 ) ( R ПOC ) то RВХ УС RВХ ПОС RВХ ПОС становится отрицательным, причем увеличение K0 приводит к уменьшению модуля RВХ ПОС. Автор Останин Б.П. Конец слайда ОС в УУ. Слайд 23. Всего 31. Выходное сопротивление Выходное сопротивление УУ, охваченного ОС, зависит только от способа снятия сигнала ОС и не зависит от того, каким образом этот сигнал веден в его входную цепь. ООС по выходному напряжению RВЫХ 0 UВХ 0 IВЫХ UВХ UУС UВЫХ RН uОС bOC Автор Останин Б.П. Конец слайда ОС в УУ. Слайд 24. Всего 31. RВЫХ ООС U ВЫХ I ВЫХ U ВЫХ UУС I ВЫХ RВЫХ 0 U УС K 0 U ВХ K 0 (bOC U ВЫХ ) U ВЫХ K 0 (bOC U ВЫХ ) I ВЫХ RВЫХ 0 U ВЫХ I ВЫХ RВЫХ 0 1 bOC K 0 Тогда (интересуемся только абсолютными значениями сопротивления) RВЫХ ООС Автор Останин Б.П. U ВЫХ I ВЫХ RВЫХ 0 1 bOC K 0 Конец слайда ОС в УУ. Слайд 25. Всего 31. При ПОС RВЫХ ПОС RВЫХ 0 1 bOC K 0 Три случая bOC K 0 1 - выходное сопротивление возрастает с увеличением bOC K 0 1 - выходное сопротивление стремится к бесконечности bOC K 0 1 - выходное сопротивление изменяет знак и становится bOC K 0 отрицательным Автор Останин Б.П. Конец слайда ОС в УУ. Слайд 26. Всего 31. ООС по выходному току RВЫХ0 UВХ0 UВХ IВЫХ UУС UВЫХ RН UОС bОС U ВХ U ООС I ВЫХ bОС R0С RВЫХ ООС U ВЫХ I ВЫХ RОС UОС I ВЫХ R0С bОС K 0 I ВЫХ RВЫХ 0 U ВЫХ RВЫХ 0 ROC bOC K 0 U ВЫХ U ВЫХ ХХ U ВЫХ ООС по выходному току увеличивает выходное сопротивление УУ. Автор Останин Б.П. Конец слайда ОС в УУ. Слайд 27. Всего 31. При ПОС RВЫХ ПОС RВЫХ 0 ROC bOC K 0 Три случая 1. ROC bOC K 0 RВЫХ 0 - выходное сопротивление уменьшается с ростом произведения ROC bOC K 0 2. ROC bOC K 0 RВЫХ 0 - выходное сопротивление равно нулю. 3. ROC bOC K 0 RВЫХ 0 -выходное сопротивление меняет знак и становится отрицательным. Автор Останин Б.П. Конец слайда ОС в УУ. Слайд 28. Всего 31. Нелинейные искажения Введение ООС снижает коэффициент нелинейных искажений УУ. U 22m U 32m U 42m ... Kи U1m U im OOC U im U im OOC bOC K 0 U im OOC U 22m K И ООС 1 bOC K 0 2 U 32m 1 bOC K 0 2 U 42m 1 bOC K 0 2 ... U 1m K И ООС Автор Останин Б.П. U im 1 bOC K 0 KИ 1 bOC K 0 Конец слайда ОС в УУ. Слайд 29. Всего 31. При ПОС При ПОС нелинейные искажения возрастают K И ПОС Автор Останин Б.П. KИ 1 bOC K 0 Конец слайда ОС в УУ. Слайд 30. Всего 31. Влияние внешних помех При введении в усилитель цепи ООС влияние внешних помех (напряжение наводок, фон переменного тока и т.д.) уменьшается в глубину ОС раз. При введении в усилитель цепи ПОС влияние внешних помех (напряжение наводок, фон переменного тока и т.д.) увеличивается в глубину ОС раз. Автор Останин Б.П. Конец слайда ОС в УУ. Слайд 31. Всего 31. Частотные и фазовые искажения Введение ООС уменьшает постоянную времени усилителя в глубину обратной связи раз 1 OOC Тогда ( ) arctg 1 1 bOC K 0 Q( ) arctg ( 1 OOC ) P( ) Для малых значений 1, разлагая функцию arctg в ряд, получим ( ) 1 1 bOC K 0 Введение ООС расширяет полосу пропускания, уменьшает частотные и фазовые искажения. Введение ПОС сужает полосу пропускания, увеличивает частотные и фазовые искажения. Автор Останин Б.П. Конец слайда