Задачи для самостоятельной работы

Задача 3

Задача 2

Задача 1

Примеры до темы лекции 3

Вопросы для самопроверки

І Что такое обратная связь, по каким причинам она возникает в уси­лителе?

2 Составьте структурные схемы усилителей с обратной связью: а)

после­довательной по напряжению; б) последовательной по току; в)

параллель­ной по напряжению; г) однопетлевой; д) многопетлевой.

3 Почему параметры, характеризующие работу усилителя с обратной свя­зью, в

общем случае являются комплексными?

4 Укажите вид обратной связи, если сдвиг фаз между входным напряже­нием и

напряжением обратной связи равен: а) 0°; б) 100°; в) 180°; г) 270°; д) 360,°.

5 Усилитель состоит из трех каскадов, коэффициенты усиления которых

соответственно равны: К₁= 20; К₂= 30; К₃=15. Последние два каска­да

охвачены отрицательной обратной связью, причем β = 0,3. Найдите общий

коэффициент усиления усилителя. Ответ выразить в децибелах.

6 Какое из приведенных выражений характеризует усилитель, охвачен­ный

отрицательной обратной связью:

а) К_св = К / (1- βK_u) б) К_св = К /(1+К_u) в) К_св = К / 1- К_u

г) К_св = К / (1+ βK_u)

7 Объясните физический смысл изменения величины коэффициента усиле­ния

усилителя при введении отрицательной обратной связи.

8 Как влияет отрицательная обратная связь на стабильность коэффициен­та

усиления?

9 Почему увеличение входного сопротивления усилителя, охваченного

отрицательной обратной связью, оказывает благоприятное влияние на работу

схемы?

10 Объясните смысл уменьшения нелинейных искажений в усилителе,

охваченном отрицательной обратной связью.

11 Можно ли уменьшить влияние помех, попадающих на вход усилителя, с

помощью обратной связи?

12 Нарисуйте и сравните амплитудно-частотные характеристики типовой

схемы двухкаскадного резистивного усилителя, если:

а) усилитель работает без обратной связи; б) усилитель охвачен

глубокой отрицательной обратной связью; в) усилитель охвачен

положитель­ной обратной связью (βK_u < 1).

13 Какие существуют способы снятия обратной связи и чем они

отличаются друг от друга?

14 Чем отличается отрицательная обратная связь от положительной?

15 Чем отличается частотно-зависимая обратная связь от частотно-

независимой?

16 Из каких соображений выбирают схему и глубину обратной связи в

усилителях, используемых в измерительной аппаратуре?

Определить, во сколько раз уменьшается коэф­фициент усиления усилителя К_u=200 при охвате его по­следовательной отрицательной обратной связью по напряжению в виде четырехполюсника R₁= 1 000 Ом и R₂ 19 000 Ом.(рисунок 1.17)

Рисунок 1.17 – Усилитель с последовательной отрицательной обратной связью по

напряжению

Решение:

1 Определите коэффициент передачи четырехполюсника по формуле

β = R₂/(R₁+R₂);

β= 1 10³/ (1 10³ + 19 10³) = 0,05

2 Коэффициент усиления усилителя с последовательной обратной отрицательной

связью по напряжению определите по формуле

К _оос = К_u / (1 + К_uβ);

К _оос = 200/ (1 + 200 0,05) = 18

3 Определите во сколько раз уменьшается коэффициент усиления усилителя с

обратной связью

р = К_u / К_оос;

р = 200/ 18 = 11.

Ответ: Коэффициент усиления усилителя с отрицательной ООС уменьшается в 11 раз

Коэффициент усиления RС – усилителя на средних частотах К_ср = 100, нижняя граничная частота полосы пропускания f_н=200 Гц, верхняя f_в = 30 кГц. К усилителю подключена цепочка отрицательной обратной связи с β=0,1. Определите коэффициент усиления усилителя, охваченного ООС, а также новые значения нижней f´_н и верхней f^´_в граничных частот и полосу пропускания усилителя.

Решение:

1 Определите нижнею частоту усилителя с ООС по формуле

f^´´_н = f_н / (1 + К_uβ);

f^´´_н = 200 / (1 + 100 0,1) = 18 Гц;

2 Определите верхнию частоту усилителя с ООС по формуле

f^´´_в = f_в · (1 + К_uβ);

f^´´_в= 30 10³ · (1 +100 0,1) = 330 кГц

3 Определите полосу пропускания усилителя с ООС

∆F = f^´´_в - f^´´_н;

∆F = 330 000 - 18 = 332982 Гц

4 Определите коэффициент усиления усилителя с ООС

К_оос = Кu/(1 + К_uβ);

К_оос = 100 / (1 + 100 0,1) = 9

Ответ: Коэффициент усилителя с ООС К_оос = 9, полоса пропускания усилителя ООС ∆F= 332982 Гц, f^´´_в = 330 кГц, f^´´_н = 18 Гц.

Нелинейные искажения на выходе усилителя напряжения Кu = 500 составляет

К_г = 11%. Чему должен быть равен коэффициент передачи цепи ООС (рисунок 1.17), чтобы нелинейные искажения составляли 1%? Какова будет верхняя граничная частота полосы пропускания, если без ООС на была равна 8 кГц?

Решение:

1 Определите коэффициент передачи усилителя с ООС из формулы

К^´_г = К_г / (1 + βК_u);

β = (К_г - К^´_г) / (Кu - К^´_г);

β = (11 - 1) / (500 – 0,01) =0,02.

2 Определите верхнею граничную частоту усилителя с ООС

f^´´_в = f_в · (1 + К_uβ);

f^´´_в= 8 10³ · (1 +500 0,02) = 88 кГц

Ответ: Коэффициент передачи усилителя с ООС равна 0,02, верхняя граничная частота усилителя равна 88 кГц.

1 Определите входное напряжение U_вх, необходимо для получения выходного напряжения U_вых = 25 В в схеме усилителя (рисунок 1.17). Коэффициент усиления уси­лителя без обратной связи К=200. Резисторы в цепи об­ратной связи R₁=10 кОм, R₂=0,5 кОм.

2 Определить напряжение на выходе и коэффи­циент усиления усилителя с последовательной обратной связью (рисунок 1.17), если на вход усилителя одновременно с входным сигналом U_BX=0,2В поступает напряжение обратной связи U_oc=0,lВ, действующее в противофазе с входным. Коэффициент усиления усилителя без обрат­ной связи К_u=10.

3 Какой по величине необходимо подать сигнал на вход усилителя, охваченного ООС с β=0,05, для того, чтобы получить на выходе усилителя сигнал U_вых=2 В, если К_u=10?

4 Определить напряжение обратной связи U_ос, если при подключении последовательной отрицательной обратной связи с коэффициентом передачи β=0,2 (рисунок 1.17) выходное напряжение усилителя стало равным 2 В.

5 Определить напряжение обратной связи U_oc, ес­ли при подключении цепи отрицательной последователь­ной обратной связи коэффициент усиления усилителя (К_u = 10) уменьшился в два раза, а выходное напряжение стало равным 3 В.

6 Определить входной ток I_вх, входное напряжение U_BXи коэффициент усиления К_осусилителя (рисунок 1.17), работающего от генератора напряжения Е_г=0,6 В с внутренним сопротивлением R_г=0,5 кОм. Коэффициент усиления и входное сопротивление усилителя без обрат­ной связи К_u=100, R_вх=0,5 кОм. Выходное напряжение U_вх = 10 В.

7 Для каскада усилителя, охваченного ООС (рисунок 1.17), определить значения:

а) U, U_oc и К_ос если U_вх=0,16В, К_u=30, U_выX = 1,2 В;

б) U_BX, U_ocи Кос, если К_u=40, β=0,02, U_вых=5 В;

в) U_вых, U, U_0с и К_ос,если U_вх=5В, К_u=20, β=1.
Вывести расчетные формулы.

8 На вход каскада усилителя, охваченного ООС (рисунок 1.17), поступает сигнал U_BX=1 В. Чему равны U_BbIX, U, U_ос и К_ос, если К_u=60, а β=0,07?

9 Абсолютное изменение коэффициента усиления усилителя с К_u=100 составляет ±10%. Определить, с каким коэффициентом передачи необходимо подключить цепь ООС, чтобы изменения коэффициента усиления К_ос не превышало 1%; рассчитать также значение Кос после подключения цепи ООС.

Примечание: нужно воспользоваться формулой

∆K_ос/ К_ос ={ 1/(1 + βK_u)}·∆К_u/K_u

10 Определить входное и выходное сопротивления трехкаскадного усилителя, охваченного цепью последовательной ООС по напряжению с коэффициентом передачи β =0,01. Коэффициент усиления каскадов K_u1 = 12, К_u2 =8, К_u3 =5. Входное и выходное сопротивления усилителя без обратной связи R_вх = 500 Ом,

R_вых = 58 Ом.

Примечание: Следует воспользоваться формулами R_вх.ос= R_вх(1+ β K_u1 К_u2 К_u3),

R_вых.ос= R_вых /(1+ β K_u1 К_u2 К_u3),