Влияние обратной связи на качественные показатели АЭУ

Рис.13.1. Структурные схемы усилителей

Классификация видов обратной связи

Обратная связь в аналоговых электронных устройствах

Лекция №13

Организация работ и последовательность проектирования

Примерное распределение времени при выполнении курсового проекта:

1)изучение литературы по теме и выбор

функциональной схемы 15%

2)расчет функциональной схемы 15%

3)покаскадный электрический расчет 40%

4)оформление пояснительной записки 10%

5)выполнение графической части 10%

6)подготовка к защите 10%

Примерная последовательность проектирования:

- ознакомление с заданием, подбор и изучение литературы по теме;

- выбор способа включения нагрузки, выбор схемы и режима оконченного каскада;

- предварительный расчет выходного каскада;

- составление структурной схемы усилителя, распределение ожидаемых частотных или временных искажений по каскадам;

-составление ориентировочной принципиальной схемы усилителя;

- электрический расчет каскадов усилителя;

- расчет нелинейных искажений (для УЗЧ);

- расчет цепей обратной связи (если она есть);

- сравнение необходимого и расчетного входного напряжения;

- расчет частотных или временных искажений спректированного усилителя;

- составление окончательной принципиальной схемы усилителя;

-составление таблицы сравнения заданных и полученных характеристик усилителя.

По курсовому проекту проводится дифференцированный зачет с выставлением оценки.

При защите проекта студент должен коротко (7-10 мин) изложить суть проделанной работы и ответить на вопросы по теме курсового проекта. В случае неудовлетворительной оценки студент с разрешения деканата может быть допущен к повторной защите выполненного проекта. В случае неудовлетворительной повторной защиты ликвидация академической задолженности может быть произведена после выполнения нового курсового проекта.

Подробные методические указания по выполнению курсового проекта изложены в [13].

Обратной связью (ОС) называют такую электрическую связь, посредством которой передается энергия сигнала с выхода усилителя на его вход. Структурные схемы усилителей с обратной связью приведе­ны на рис.13.1,а, б.

а – с последовательной ОС по напряжению; б – с параллельной ОС по току

На вход усилителя воздействует результирующий сигнал, отличающийся от входного сигнала .

(13.1)

Часть выходного сигнала по цепи ОС поступает во входную цепь. Соответственно, меняется и входное напряжение . По существу никаких перемен в работе усили­теля не происходит, а меняется сигнал на его входе.

Если напряжение, поступающее по цепи обратной связи, совпа­дает по фазе с входным напряжением источника сигнала, то обрат­ная связь называется положительной, .

Если фаза противоположна фазе , то обратная связь отрицательная. В этом случае . В усилителях широко применяется отрицательная обрат­ная связь (ООС), так как она улучшает все качественные показатели уси­лителя, кроме коэффициента усиления. Коэффициент усиления с учетом обратной связи К_оос уменьшается. Уменьшение К_оос компенсируется увеличением числа кас­кадов.

Положительная обратная связь (ПОС) увеличивает К_пос, но ухудшает все качественные показатели, в том числе устойчивость. Усилитель мо­жет самовозбудиться, т.е. усилитель превращается в автоколеба­тельную систему, поэтому положительная обратная связь находит ог­раниченное применение.

Кроме искусственно вводимых обратных связей могут образо­вываться паразитные обратные связи через паразитные индуктивности и емкости, через общие цепи питания. Эти паразитные обратные связи могут нарушать нормальную работу усилителя, поэтому они всегда нежелательны.

По способу снятия напряжения различают обратную связь по напряжению и по току. В структурной схеме, приведенной на рис.13.1,а, напряжение обратной связи снимается непосредственно с нагрузки и пропорционально выходному напряжению. Такая обратная связь называется обратной связью по напряжению. Если напряжение обрат­ной связи снимается с дополнительного сопротивления, рис. 13.1,б, включенного последовательно , то в этом случае пропорционально току в выходной цепи. В этом случае обратную связь назы­вают обратной связью по току.

По способу подачи напряжения обратной связи во входную цепь различают параллельную и последовательную обратные связи. Парал­лельная и последовательная обратные связи проиллюстрированы соот­ветственно на рис.13.1,а, б.

Рассмотрим структурную схему усилителя с последовательной обратной связью по напряжению (рис.13.1,а). В этой схеме введем следую­щие обозначения;

- коэффициент усиления усилителя без обрат­ной связи;

- коэффициент усиления усилителя с учетом цепи обрат­ной связи;

- коэффициент передачи цепи обратной связи;

- коэффициент передачи петли обратной связи.

Из выражения (13.1) можно записать

. (13. 2)

Учитывая (13.2), находим коэффициент усиления усилителя с об­ратной связью

(13.3)

Выражение в знаменателе зависит от знака коэффициента пере­дачи цепи обратной связи. Если имеет место положительная обрат­ная связь, то этот знак имеет "плюс" и выражение (13.3) для поло­жительной обратной связи остается без изменения:

. (13. 4)

Значение в знаменателе 1- ß К<1, следовательно, , т.е. положительная обратная связь увеличивает коэффициент усиления. Коэффициент передачи петли обратной связи ßК может стремить­ся к единице, при этом . Последний случай соответствует самовозбуждению усилителя за счет положительной обратной связи.

В случае отрицательной обратной связи имеет знак "минус" и выражение (13.3) примет следующий вид;

(13.5)

Из выражения (13.5) видно, что отрицательная обратная связь уменьшает коэффициент усиления.

Под нестабильностью усиления будем понимать изменение коэф­фициента усиления во времени, который количественно характери­зуется относительным коэффициентом нестабильности

. (13.6)

Коэффициент нестабильности усилителя с отрицательной обрат­ной связью по аналогии с (13.6) можно выразить;

. (13.7)

Определив дифференциал , найдем:

. (13.8)

Из выражения (13.8) видно, что коэффициент нестабильности уменьшается в () раз.