Основные понятия - Конспект Лекций, раздел Приборостроение, Аналоговые электронные устройства Рис.1.1. Общая Схема Аэу С Обрат...
Рис.1.1. Общая схема АЭУ с обратной связью
Об обратной связи (ОС) говорят тогда, когда выходная величина устройства может воздействовать на входную. Элемент, передающий это воздействие, называ
ется цепью ОС (ЦОС) (рис. 1.1). В узле 1 происходит сложение сигналов (напряжений или токов), поступающих от источника сигнала и с выхода ЦОС. Если эти сигналы складываются в фазе, т.е. при введении ОС уровни сигналов в узлах 1 и 2 повышаются, то такая ОС называется положительной (ПОС). Если же сложение сигналов происходит в противофазе, что приводит к снижению уровней сигналов в узлах 1 и 2, то это отрицательная ОС (ООС).
Если сложение сигналов в узле 1 происходит со сдвигом по фазе и , то такая ОС называется комплексной. Причём, если уровни сигналов в узлах 1 и 2 возрастают, то это комплексная ПОС, а если убывают то комплексная ООС. Очевидно, что в зависимости от частоты сигнала ОС может оказаться отрицательной, положительной или комплексной в одном и том же устройстве. Это объясняется тем, что в устройстве с ОС содержатся элементы (пассивные и активные), вносящие частотно-зависимые фазовые сдвиги. Поэтому при изменении частоты в широком диапазоне ОС может поменять свой знак (вид) не один раз. Если говорят, что усилитель охвачен ООС, то имеют ввиду вполне определенный, достаточно узкий, диапазон частот вблизи средней частоты f0(для усилителя переменного тока). Хотя на краях полосы пропускания, а тем более вне её, ОС может изменить свой знак. В дальнейшем слово "комплексная" в определении ОС мы будем опускать, называя ОС положительной, если происходит возрастание сигналов в узлах 1 и 2 и отрицательной при их убывании.
В АЭУ в основном используется ООС, так как правильно выбранная ООС способствует стабилизации характеристик АЭУ, уменьшению линейных и нелинейных искажений, подавлению внутренних помех, повышению входного и уменьшению выходного сопротивлений. Ограниченное применение ПОС связана с тем, что этот вид ОС часто (но не всегда!) приводит к самовозбуждению устройства, т.е. превращает его в генератор незатухающих колебаний.
ОС принято называть частотно-независимой, если коэффициент передачи ЦОС не зависит от частоты, в отличие от частотно-зависимой, где эта зависимость имеет место.
Если ОС возникает за счет элемента, чаще всего активного, который является неотъемлемой частью АЭУ, то такая связь называется внутренней
Внешняя ОС реализуется с помощью отдельного четырехполюсника, который определенным образом подключается между выходом и входом устройства. В зависимости от способа подключения ЦОС к выходу АЭУ различают ОС по напряжению и току, а по способу её подключения к выходу АЭУ ОС подразделяется на последовательную и параллельную ( рис. 1.2).
Действие ОС по напряжению (рис.1.2, а и в) не проявляется в режиме короткого замыкания на выходе (Z2 = 0), а ОС по току – в режиме холостого хода (). Последовательная ОС (рис.1.2, а и б) не функционирует при возбуждении устройства от источника сигнала с бесконечно большим сопротивлением (), т.е. в режиме холостого хода на входе, а параллельная ОС – в режиме короткого замыкания (Z1 = 0).
На рис. 1.3 приведены принципиальные схемы устройств с последовательной ООС по напряжению. На рис. 1.3, а напряжение от источника сигнала подается на неинвертирующий вход, т.е. полярности входного U1и выходного U2сигналов совпадают. ОУ реагирует на разность сигналов , где – напряжения на выходе ЦОС. Значит связь – отрицательная. В режиме короткого замыкания на выходе (R2 = 0) или в режиме холостого хода на входе (R1 = ) ОС не проявляется, т.е. это последовательная ООС по напряжению. Особенностью схемы рис. 1.3, б является равенство выходного напряжения U2и напряжения ОС (100% ОС). Эквива -
лентное сопротивление источника сигнала включает в себя как сопротивление реального источника R1, так и сопротивления элементов связи (С1, Rб1, Rб2).
Рис. 1.3. Схемы устройств с последовательной ООС по напряжению: а - неинвертирующий усилитель; б - эмиттерный повторитель
Если в коллекторную цепь транзистора в схеме рис. 1.3, б включить резистор R3 и выход снимать с коллектора, то получим последовательную ООС по току, т.к. при коротком замыкании на выходе (R3 = 0) ОС будет работать.
В инвертирующем усилителе (рис.1.4) имеет место параллельная ООС по напряжению. Связь отрицательная, т.к. ток источника сигнала i1втекает в узел 1, а ток ОС i2Bвытекает. Параллельность ОС следует из её исчезновения при коротком замыкании на входе (R1 = 0), поскольку в этом случае ЦОС оказывается нагруженной на идеальный генератор ЭДС с нулевым внутренним сопротивлением.
Кроме вышеперечисленных ОС следует различать местную и общую ОС. Под первой понимают ОС, охватывающую один каскад усилителя, а под второй – весь усилитель или несколько каскадов.
АНАЛОГОВЫЕ ЭЛЕКТРОННЫЕ УСТРОЙСТВА. ЧАСТЬ II. Конспект лекций для студентов специальности “Радиотехника” всех форм обучения...
Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ:
Основные понятия
Что будем делать с полученным материалом:
Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:
Влияние ОС на передаточные свойства
устройства
Основное назначение ОС – передача сигнала с выхода устройства на его вход. Кроме того, существует и побочное (как правило нежелательное) влияние ОС на параметры и характ
Влияние обратной связи на входное и выходное сопротивления
Влияние ОС на входное сопротивление зависит от знака, глубины и способа подачи ОС на вход устройства и не зависит от способа снятия ОС с его выхода.
Для получения количественных со
Влияние обратной связи на стабильность коэффициента передачи
В рабочих условиях коэффициент передачи любого устройства не остается постоянной величиной, так как на него воздействуют такие дестабилизирующие факторы как изменение напряжения питания, колебания
Влияние обратной связи на внутренние помехи
Внутренние помехи усилителя ограничивают тот минимальный сигнал, который может быть усилен усилителем без заметных искажений, т.е. ухудшают чувствительность усилителя.
Введение ООС привод
Влияние обратной связи на нелинейные искажения
Введение ООС позволяет уменьшить нелинейные искажения, возникающие в усилителе. Физически это можно объяснить тем, что посторонние составляющие выходного напряжения или тока – гармоники и комбинаци
Устойчивость устройств с обратной связью
Как уже отмечалось в разд.1.1 ООС широко используется в АЭУ для улучшения параметров и характеристик этих устройств. Из-за фазовых сдвигов, вносимых устройством и ЦОС ООС может оказаться положитель
Режим В
Режимом В называют такой режим, при котором ток в выходной цепи УЭ существует в течение половины периода сигнала.
Режим С
В режиме С, так же как в режиме В, УЭ работает с отсечкой выходного тока. Причем угол отсечки q < p/2. Для этого рабочая точка должна располагаться левее точки пересечения спря
Режим D
В режиме D УЭ работает как электронный ключ, т.е. УЭ или закрыт, или открыт. В первом случае через УЭ протекает незначительный ток, а во втором мало падение напряжения на нем. Поэтому и
Температурная нестабильность режима полевого транзистора
Как у всех приборов, построенных на основе полупроводниковых структур, свойства полевого транзистора (ПТ), а значит и его режим работы зависит от температуры.
С увеличением температуры ум
Методы стабилизации
Существуют два метода стабилизации режима работы УЭ:
- параметрический (компенсация температурных изменений);
- автоматический (при помощи ООС).
В первом
Схема эмиттерной стабилизации
Схема эмиттерной стабилизации (рис.2.10) является самой распространенной схемой. Стабилизация осуществляется за счет последовательной ООС по току, возникающей из-за наличия в схеме резистора
Схемы истоковой стабилизации
Эти схемы (рис.2.13) обладают лучшей стабильностью, чем цепи на рис. 2.12, так как за счет
Генераторы стабильного тока
Рассмотренные в предыдущих разделах автоматические способы стабилизации режима в аналоговых интегральных микросхемах (ИМС) не желательны, так как они требуют применение высокоомных резисторов, зани
Особенности каскадов предварительного усиления
Назначение каскадов предварительного усиления (КПУ) – повышение уровня входного сигнала до значения, при котором обеспечивается нормальное возбуждение мощного выходного каскада. Поэтому
Принципиальная и эквивалентная схемы
Достоинством резисторного каскада кроме простоты и малых размеров, является способность создавать равномерное усиление в широкой полосе частот и нечувствительность к воздействию переменных магнитны
Область средних частот
Для любого линейного четырёхполюсника коэффициент передачи по напряжению (табл. 4.1 в [1])
Область верхних частот и малых времен
Эквивалентная схема каскада для этого диапазона частот (времен) приведена на рис. 3.3, в.
Подставляя (3.2) в (3.1) и учитывая, что
Схема эмиттерной высокочастотной коррекции
Схема такой ВЧ коррекции приведена на рис. 3.13. Здесь RКОР, СКОР – корректирующие элементы, RЭ, СЭ – элементы схемы эмиттерн
Схема низкочастотной коррекции
НЧ коррекция чаще всего осуществляется постановкой RФCФ - фильтра в цепь питания (рис. 3.19).
АЧХ для разных значений СФ изображены на рис.
Принцип действия
Пусть на вход ДК, симметрично относительно оси А-А¢ (рис. 3.22), поступают синфазные сигналы (СС), т.е. сигналы, амплитуды и фазы которых совпадают.
Параметры дифференциального каскада
Входное сопротивление для ДС (RВХ) – это сопротивление между полюсами 1–0 (рис. 3.24). Со стороны источника сигнала VT1 включён по схеме ОК с нагрузкой
Усилительные каскады с
динамическими нагрузками
Повышение коэффициента усиления любого кас
Устойчивость многокаскадного усилителя постоянного тока
Пусть многокаскадный УПТ на нулевой частоте охвачен частотно-независимой (В=const) ООС. За счет дополнительных фазовых сдвигов в области верхних частот ООС переходит в положительную и при возвра
Влияние емкости нагрузки и входной емкости на устойчивость ОУ
Пусть ОУ без ОС является системой первого порядка, т.е. его АЧХ не имеет изломов и спадает со скоростью –20дБ/дек. Если ОС частотно-независимая, то порядок возвратного отношения также будет первым
Инвертирующий усилитель
Инвертирующий усилитель (ИУ) – это усилитель, обладающий стабильным (наперёд заданным) коэффициентом усиления с разностью фаз между входным и выходным сигналами 180°.
ИУ является о
Неинвертирующий усилитель
Неинвертирующий усилитель (НУ) – это усилитель, обладающий стабильным коэффициентом усиления при нулевой разности фаз между входными и выходными сигналами.
Суммирующий усилитель
Суммирующий усилитель (сумматор) суммирует сигналы, подаваемые на вход.
Сумматор представляет собой расширение инвертора напряжения путём подключения к инвертирующему входу ОУ допо
Дифференциальный усилитель
Дифференциальный усилитель (ДУ) предназначен для усиления разности двух входных напряжений (рис. 5.9).
Стабилизация коэффициентов усиления ДУ так же, как и для инвертир
Дифференциатор
Дифференциатор (ДФ) – это устройство, у которого выходной сигнал пропорционален производной по времени от входного сигнала
Логарифмирующие и антилогарифмирующие усилители
Логарифмирующий усилитель (ЛУ) – это устройство, у которого выходная переменная, например напряжения, пропорциональна логарифму входной переменной.
ЛУ используются при сжатии (
Перемножители с переменной крутизной
Идея этого метода проста: один сигнал изменяет крутизну активного элемента, который усиливает другой входной сигнал. В результате выходное напряжение схемы будет пропорционально произведению входны
Назначение, параметры
Компараторы являются простейшими аналого-цифровыми преобразователями (АЦП), т.е. устройствами, преобразующими непрерывный сигнал в дискретный.Они предназначены для сравнения входного сиг
Особенности применения полупроводниковых компараторов
Компараторы, получившие наибольшее распространение, можно разделить на четыре группы: общего применения (К521СА2, К521СА5) , прецизионные (К521СА3, К597СА3), быстродействующие (К597СА1, К597СА2) и
Специализированные компараторы на операционных усилителях
При сравнении низкочастотных сигналов с высокой точностью (десятки микровольт) при минимальной потребляемой мощности использование компараторов на базе ОУ часто оказывается более предпочтительное,
Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Новости и инфо для студентов