Файл: Ответ Аналоговые электронные устройства (аэу) Аналоговые электронные устройства (.docx

Обратные связи (ОС). Понятие ОС. Классификация ОС.

Ответ

В усилительных устройствах обратной называют связь, обеспечивающую передачу сигнала из его выходной цепи во входную. Она используется для стабилизации коэффициента усиления, уменьшения искажений усиливаемого сигнала и повышения стабильности режима работы усилительного элемента, а также для улучшения других параметров и характеристик усилителя.

Обратная связь - процесс передачи сигналов в усилительных трактах в направлении, обратном основному (с выхода на вход). Цепь обратной связи – цепь, в которой осуществляется ОС.

Классификация ОС:

1. По принципу образования различают:

- искусственную (создаваемую с помощью специальных элементов);

- паразитную (возникающую главным образом из-за конструктивных несовершенств) обратные связи.

2. По глубине охвата:

- общую обратную связь (соединяющую входные и выходные выводы усилительного устройства в целом);

- местные обратные связи (соединяющие входные и выходные выводы одного каскада).

3. По виду зависимости || от частоты:

- активная, или частотно-независимая, ОС – ;

- комплексная, или частотно-зависимая, ОС –

4. По знаку активной составляющей || – положительная и отрицательная ОС.

5. По способу снятия сигнала ОС с выхода усилительного каскада различают ОС по напряжению и по току.

6. По способу подачи сигнала ОС на вход усилительного каскада различают последовательную и параллельную ОС.

7. По способу снятия с выхода и подачи на вход устройства различают четыре вида ОС:

- параллельная обратная связь по напряжению (Y-типа) (см. рис. 4, а);

- последовательная обратная связь по току (Z-типа) (рис. 4, б);

- последовательная обратная связь по напряжению (Н-типа) (рис. 4, в);

- параллельная обратная связь по току (F-типа) (рис. 4,

г).

8. По степени зависимости петель ОС:

- независимые местные петли ОС (рис. 5, а);

- местные перекрещивающиеся петли ОС (рис. 5, б);

- комбинации независимых и перекрещивающихся петель ОС

Вопрос 11-

Обратные связи (ОС). Структурная схема усилителя с ОС, параметры ОС.

Ответ

Обратная связь - процесс передачи сигналов в усилительных трактах в направлении, обратном основному (с выхода на вход).

Структурная схема усилителя с ОС

K(jw) - комплексный коэффициент передачи усиления без ОС

(jw) – комплексный коэффициент передачи цепи обратной связи

Параметры ОС

4. Фактор обратной связи при разомкнутой цепи источника сигнала (холостой ход в цепи источника сигнала) F₁

5. Фактор обратной связи при разомкнутой цепи в нагрузке (холостой ход в нагрузке) F₂.

Вопрос 12 -

Устойчивость усилительных устройств. Критерий устойчивости Найквиста.

Ответ

При разработке высококачественных усилителей с обратной связью требуется обеспечение устойчивости устройства. Устойчивость характеризуется возможностью работы усилителя с ОС в широком диапазоне частот и при разных уровнях входного сигнала без самовозбуждения. Самовозбуждение усилителя является нежелательным явлением - такая система не может усиливать подаваемые на ее вход электрические сигналы

, т.к. она оказывается загруженной собственными колебаниями.

Критерий устойчивости Найквиста:

Критерий устойчивости Найквиста - критерий, при выполнении которого будет обеспечиваться устойчивость усилителя с ОС. Критерий основывается на анализе коэффициента петлевого усиления Кп и его частотно-фазовой характеристики, которая строится на комплексной плоскости.

Годограф частотнофазовой характеристики коэффициента петлевого усиления представляет собой кривую, которую чертит конец вектора КП при изменении частоты от нуля до бесконечности. Длина этого вектора соответствует модулю коэффициента петлевого усиления, а угол, задающий его направление, определяет фазовый сдвиг в петле обратной связи. Самовозбуждение усилителя с обратной связью наступает на частоте, на которой КП & превращается в единицу, а сдвиг по фазе становится равным нулю. Следовательно, усилитель с обратной связью будет устойчивым к самовозбуждению, если годограф коэффициента петлевого усиления для этого усилителя не охватывает точку с координатами 1,0. Это и есть критерий

Вопрос 13-

Каскад на биполярном транзисторе с ОС последовательной по току. Схема, влияние ОС на свойства каскада.

Ответ

Каскад на биполярном транзисторе с ОС последовательной по току

Схема

В резистивном каскаде последовательная ООС по току осуществляется цепочкой Rэ, Сэ. При этом принципиальная схема не отличается от схемы обычного резистивного каскада, за исключением того, что емкость Сэ или Сн выбирается таким образом, чтобы придать каскаду требуемые свойства. На низких и средних частотах действует активная ОС по току, уменьшающая усиление. На высоких частотах сказывается шунтирующее действие конденсатора, что приводит к уменьшению глубины ОС, что в свою очередь несколько компенсирует спад усиления на высоких частотах и расширяет полосу пропускания каскада. Поэтому цепочка Rэ, Сэ осуществляет коррекцию частотных характеристик в области ВЧ.

Вопрос 14-

Каскад на биполярном транзисторе с ОС параллельной по напряжению. Схема, влияние ОС на свойства каскада.

Ответ

Введение параллельной отрицательной ОС по напряжению приводит к уменьшению входного сопротивления усилителя эквивалентно подключению параллельно входному сопротивлению усилителя сопротивления ОС Roc уменьшенного в 1+Ku раз.

Вопрос 15-

Эмиттерная коррекция в усилителях, назначение, принцип действия.

Ответ

Эмиттерная коррекция осуществляется за счет отрицательной обратной связи, которая начинает действовать в конце формирования фронта импульса и, по существу, уменьшает усиление лишь во время формирования плоской вершины.

Применение эмиттерной коррекции позволяет

увеличить входное сопротивление каскада в области нижних частот, что соответствует уменьшению требуемой величины емкости разделительных конденсаторов Ср, С р
в ряде случаев отказаться от применения блокировочных конденсаторов большой емкости, шунтирующих резисторы в цепи эмиттера без снижения усилительных свойств транзистора.
Наличие резистора в цепи эмиттера улучшает стабильность режима по постоянному току и уменьшает изменения коэффициента усиления, обусловленные разбросом параметров транзисторов

Принцип действия

В основе действия эмиттерной коррекции лежит принцип изменения тока базы в зависимости от крутизны фронта входного импульса. Управление током базы происходит за счет изменения входного сопротивления.

Практика показала, что при эмиттерной коррекции сопротивление резистора R в цепи коллектора корректируемого каскада следует брать порядка входного сопротивления транзистора -, на который работает рассчитываемый каскад; нужную полосу пропускания или время установления каскада обеспечивают выбором глубины обратной связи, создаваемой резистором Ra.

Поскольку Y2 g3, то при введении эмиттерной коррекции происходит снижение коэффициента усиления в области нижних и средних частот из-за действия отрицательной ОС. В связи с тем, что схемы резисторных каскадов на биполярном и полевом транзисторах ( см. рис. 4.54) одинаковые, то для коррекции АЧХ каскадов на полевых транзисторах может использоваться также истоковая высокочастотная коррекция. Причем выражения, полученные в результате анализа эмиттерной коррекции, можно распространить на истоковую коррекцию при условии, что выходная емкость заметно меньше входной, а сопротивление нагрузки в несколько раз меньше внутреннего сопротивления канала.

А это означает, что с помощью эмиттерной коррекции при постоянной площади усиления можно расширить полосу пропускаемых - частот ( увеличивать частоту верхнего среза), правда, за счет снижения усиления.

Вопрос 16-

Широкополосные усилители. Методы повышения ширины полосы пропускания усилителей.

Ответ

Широкополосными усилителями называют устройства обеспечивающие усиление сигналов в широком диапазоне частот. То есть отношение fв/fн составляет порядка более 1000. В широкополосных усилителях применяют, как правило, непосредственную или ёмкостную связь между каскадами, что позволяет задать нижнюю граничную частоту достаточно низкой. А для повышения значений верхней граничной частоты. Существует три основных способа построения широкополосных усилителей и каскадов: высокочастотные соединения каскадов