Зачем нужна обратная связь

План занятия №55

Тема занятия: «Виды связей  в усилителях»

Цель занятия: изучить основные виды и принципы работы связей в усилителях НЧ.

Планируемые результаты:

- образовательные – формирование знаний о схемах памяти и их работы.

- развивающие - развитие памяти, умение работать со справочными средствами: умение логично и точно излагать свою точку зрения

- воспитательные – развитие логического мышления, навыков работы со справочной литературой необходимой для будущей профессиональной деятельности, для продолжения образования и самообразования

Вид занятия: лекция

План занятия:

1. Виды связей.
2. Отрицательная обратная связь в усилителях.
3. Усилители постоянного тока

Оснащение: доска, мультимедийный комплекс, презентация

Основная литература:

О.1   Немцов М. В., Немцова М.Л.Электротехника и электроника Издание: 8-е изд., стер. М, «Академия ИЦ», 2015

Дополнительная литература:

Д.1    Иванов И.И. и др. Электротехника с основами электроники. Учебник.-СПб.: Издательство «Лань»., 2012г.

Д.3  Харченко В. М, Основы электроники М. 1989

 

Преподаватель: Афанасьев А.В.

Тема занятия: «Общие сведения об усилителях»

План занятия:

1. Виды обратной связи.
2. Отрицательная обратная связь в усилителях.
3. Усилители постоянного тока

Вопрос 1. Виды связей.

Обратная связь (ОС) - это передача части выходного сигнала во входную цепь усилителя. Обратной связью называется эффект подачи части выходного напряжения усилителя на его вход. Разработка в 1927 году принципов обратной связи (ОС) позволило резко изменить важнейшие параметры усилителей, поэтому в настоящее время ОС является неотъемлемой частью любого высококачественного усилителя.

Обратной связью называют связь между электрическими цепями, при которой часть энергии выходного сигнала передаётся на вход, т.е. из цепи с более высоком уровнем сигнала в цепи с более низким его уровнем. Обратная связь значительно влияет на свойства и характеристики усилителя, поэтому её часто вводят в усилитель (схему устройства) для изменения его свойств в нужном направление. Такая обратная связь называется внешней. Обратная связь может возникнуть и самопроизвольно, например, из-за физических особенностей усилительного элемента. Такая обратная связь называется внутренней обратной связью. Обратная связь возникающая из-за паразитных связей (емкостных, индуктивных и др.) называется паразитной.

При введении обратной связи на входе усилителя действуют одновременно два сигнала: входной и сигнал обратной связи. Если эти сигналы совпадают по фазе, ОС называют положительной - ПОС, если противофазны – отрицательной - ООС.

Зачем нужна обратная связь

В отличие от идеальных операционных усилителей (ОУ), имеющих равномерную АЧХ, то есть их коэффициент усиления не изменяется в зависимости от частоты входного сигнала, реальные ОУ имеют коэффициент усиления, который с ростом частоты усиливаемого сигнала уменьшается. Кроме того в ОУ с увеличением частоты сигнала происходит фазовый сдвиг между входным и выходным сигналом, вследствие этого на некоторых частотах усиливаемого сигнала происходит самовозбуждение схемы, то есть усилитель превращается в генератор. Это всё приводит к уменьшению качественных показателей электронных схем.

Одним из наиболее распространённых и эффективных способов влияния на качественные параметры электронных схем с ОУ является применение обратной связи (ОС). Стоит отметить, что ОС широко применяется не только с ОУ, но и со многими другими электронными схемами, поэтому всё, что будет сказано про использование ОС с ОУ, относится и ко всем другим схемам с ОС.

Обратная связь определяется, как связь выходной цепи усилителя с его входной цепью, то есть когда усиленный сигнал с выхода усилителя передается на его вход через цепи, которые специально вводятся для этой цели (внешняя ОС) или через цепи, которые имеются в усилителе для выполнения других функций (внутренняя ОС). На рисунке ниже показана структурная схема усилителя с обратной связью

Структурная схема усилителя с обратной связью.

На рисунке выше показана структурная схема усилителя с коэффициентом усиления К, который охвачен внешней цепью ОС с коэффициентом передачи β. Стрелки на схеме показывают направление прохождения сигнала. Таким образом, часть усиленного сигнала с выхода усилителя поступает через цепь ОС на вход усилителя, где складывается с внешним сигналом. В результате на входе усилителя возникает суммарный входной сигнал, который может быть больше или меньше внешнего сигнала.

Виды обратной связи

Если сумма амплитуд внешнего сигнала и сигнала цепи обратной связи оказывается больше амплитуды внешнего сигнала, то данная цепь ОС называется положительной обратной связью (ПОС), а в случае если сумма амплитуд внешнего сигнала и сигнала цепи обратной связи оказывается меньше амплитуды внешнего сигнала, то такая ОС называется отрицательной обратной связью (ООС).

Путём введения ОС удаётся достаточно сильно изменить процесс работы и свойства усилителя, которые определяются как свойством усилителя, так и свойством цепи ОС. На свойства цепи ОС существенное влияние оказывает её вид, то есть принцип её действия, зависящий в общем случае от полярности и фазы напряжения ОС, а также способа её соединения с входными и выходными цепями усилителя.

Различают четыре вида обратных связей:

1. параллельная обратная связь по напряжению.

2. параллельная обратная связь по току.

3. последовательная обратная связь по напряжению.

4. последовательная обратная связь по току.

Кроме того существует также смешанная обратная связь, но из-за сложности в изготовлении и настройке данный вид обратной связи большого распространения не получил.

Рассмотрим, как образуется каждый вид обратной связи.