Главная  Электронные лампы 

[0] [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28] [29] [30] [31] [32] [33] [34] [35] [36] [37] [38] [39] [40] [41] [42] [43] [44] [45] [46] [47] [48] [49] [50] [51] [52] [53] [54] [55] [56] [57] [58] [59] [60] [61] [62] [63] [64] [65] [66] [67] [68] [69] [70] [71] [72] [73] [74] [75] [76] [77] [78] [79] [80] [ 81 ] [82] [83] [84] [85] [86] [87] [88] [89] [90] [91] [92] [93] [94] [95] [96] [97] [98] [99] [100] [101] [102] [103] [104] [105] [106] [107] [108] [109] [110] [111] [112]

Найдем входное сопротивление усилителя при последовательной отрицательной обратной связи (рис. 13.1, а и б):

Zbx.cb = = {l + f,K) = Zbx (1 + т, (13.10)

вх вх

где 2вх- входное сопротивление усилителя без обратной связи.

Из выражения (13.10) видно, что при введении последовательной отрицательной обратной связи входное сопротивление усилителя возрастает в (1 + р/С) раз. Это объясняется тем, что напряжение обратной связи f/p вычитается из напряжения f/вх поступающего на вход сигнала, и поэтому ко входу самого усилителя приложено разностное напряжение Оах = бвх -tp- в результате входной ток усилителя уменьшается, а входное соиротивление возрастает, что, как правило, благоприятно сказывается на работе усилителя.

13.2. ВЛИЯНИЕ ОТРИЦАТЕЛЬНОЙ ОБРАТНОЙ СВЯЗИ НА НЕЛИНЕЙНЫЕ И ЧАСТОТНЫЕ ИСКАЖЕНИЯ

Отрицательная обратная связь уменьшает нелинейные искажения и помехи, возникающие лишь в той части усилителя, которая охвачена обратной связью. Докажем это. Пусть при входном напряжении t/вх усилительный каскад (или несколько каскадов) без обратной связи дает на выходе, кроме напряжения такой же формы, как входное, еще напряжение искажений или помех t/„. При охвате каскада отрицательной обратной связью на его вход, кроме напряжения сигнала, будет подаваться с выхода также напряжение искажений или помех. При неизменном значении напряжения сигнала, поступающего на вход каскада, охваченного обратной связью, уменьшения коэффициента нелинейных искажений не наблюдается, так как обратная связь уменьшает примерно одинаково как помехи, так и полезный сигнал. Однако напряжение полезного сигнала на входе можно довести до прежнего уровня увеличением коэффициента усиления предыдущего каскада. Вследствие этого уровень полезного сигнала на выходе каскада повысится, а все мешающие напряжения (возникающие только в каскаде, охваченном обратной связью) уменьшатся, что приведет к уменьшению уровня помех и нелинейных искажений. Действительно, при введении отрицательной обратной связи на выходе каскада возникает новое напряжение искажений нли помех Оп.св равное разности напряжения 0,, вносимого усилительным каскадом, и напряжения Охв, прошедшего через цепь обратной связи и усилитель, а следовательно, помноженного на р/С;

t/n,cb = t/,:-PWn.cb. (13.11)

Решив уравнение (13.11) относительно Un.cn, получим

п.сп = I (13.12)

Таким образом, отрицательная обратная связь уменьшает искажения и помехи, вносимые усилительным каскадом, в (1 + р/С) раз. Фор-



i\iyjia (13.12) справедлива для любой гармонической составляющей нелинейных искажений, вносимых усилителем, а поэтому справедлива и для его коэффициента нелинейных искажений . Поэтому количественно уменьшение коэффициента нелинейных искажений при наличии отрицательной обратной связи определяется выражением

где Кг.св-коэффициент нелинейных искажений усилителя с отри-ц;зтельной обратной связью; - его значение при отсутствии обрат-]шй связи.

В зависимости от допустимого уровня нелинейных искажений отрицательной обратной связью может быть охвачен один или несколько каскадов усилителя. Наибольшую величину нелинейных искажений обычно создает выходной каскад усилителя, так как он работает при больших амплитудах входного сигнала. Поэтому отрицательную обратную связь наиболее часто используют в мощных (выход(!ых) каскадах усилителя. Введение отрицательной обратной связи позволяет получить более равномерную амплитудно-частотную характеристику усилителя. В справедливости этого легко убедиться простым способом. Допустим, что в усилителе коэффициент частотных искажений ЛТд =

- > 1, т. е. усиление иа низших частотах К,, меньше, чем иа сред-НИХ /(ср. При отрицательной обратной связи

где /(ср.св и /(„.СБ - коэффициенты усиления соответственно на средних и НИЗКИХ частотах при введении в усилитель обратной связи.

Но /Сср.св = , /Сн.гЕ = J ру , следовательно,

М..с. = М„-1±Ш. (13.14)

Так как /(„ < Кр, то отношение -гФШ < 1 • Таким образом,

предполагая, что обратная связь весьма глубокая if>K 1), и пренебрегая единицей по сравнению с р/С н f,Kcp в выражении (13.14), получаем Мн.св 1, т. е. часпютные искажения в усилителе с глубо-

Следует иметь в виду, что формула (13.12) справедлива только для тех гармоник, которые находятся точно в противофазе с возникающими в усилителе гармониками.



кой отрицотелы-юй обратной связью значительно уменьшаются. Сглаживание амплитудно-частотной характеристики при введении отрицательной обратной связи объясняется физически так. Уровень напряжения, подаваемого с выхода усилителя иа вход, в соответствии с

амплитудно-частотной характеристикой усилителя различен на разных частотах и, следовательно, различно действие обратной связи. В области частот, где имеется подъем, обратная связь больше ослабляет усиление, чем на частотах, где имеется завал амплитудно-частотной характеристики. Таким об-

L

разом, неравномерность характеристики

Рис. 1,3.2. Амплитудио-час- сглаживается (рис. 13.2). Все это справед-тотная характеристика уси- ->

лителя- лнво лишь при вещественной обратной свя-

а - без отрицательно!! пбрптноЯ ЗИ, еСЛИ р НС ЗЭВИСИТ ОТ ЧЭСТОТЫ. ПрИМеНяЯ

связи; Г} - с отрицательной об- g цн обраТНОЙ СВЯЗИ рСЭКТИВНЫе ЭЛСМен-ратной связью. г г

ТЫ, Т. е. делая коэффициент р частотно зависимым, можно получить амплитудно-частотную характеристику усилителя любой формы в зависимости от схемы. Этим часто пользуются для коррекции частотных искажений, возникающих в каскадах усиления, не охваченных обратной связью.

13.3. УСТОЙЧИВОСТЬ УСИЛИТЕЛЯ С ОБРАТНОЙ СВЯЗЬЮ

Одним из недостатков усилителей с обратной связью является возможность возникновения паразитной генерации, т. е. появления в усилителе собственных колебаний при отсутствии внешних сигналов на входе.

При + Фэ = О, т. е. при совпадении фаз С/,х и рК = К. Тогда пз (13.7) получаем для случая положительной обратной связи

Если р/с 1, то /Сея ОО и колебания на выходе усилителя будут существовать даже при отсутствии полезного входного сигнала, развиваясь из малых флуктуациоиных шумовых напряжений. Практически этот случай соответствует генерации усилителя, т. е. самовозбуждению в нем колебаний, исключающих возножрюсть использоваи!1я его для усиления сигналов.

Из сказанного следует, что условия самовозбуждения усилителя можно записать так:

Ф-Фх + Фр = 0; р/С-1. (13.16)

Более полное сул;дение об устойчивости усилителя с обратной связью можно ПбЛучить, если рассматривать его как своеобразную систему автоматического регулирования. Устойчивость подобных систем обьнпю исследуется методом, впервые



[0] [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28] [29] [30] [31] [32] [33] [34] [35] [36] [37] [38] [39] [40] [41] [42] [43] [44] [45] [46] [47] [48] [49] [50] [51] [52] [53] [54] [55] [56] [57] [58] [59] [60] [61] [62] [63] [64] [65] [66] [67] [68] [69] [70] [71] [72] [73] [74] [75] [76] [77] [78] [79] [80] [ 81 ] [82] [83] [84] [85] [86] [87] [88] [89] [90] [91] [92] [93] [94] [95] [96] [97] [98] [99] [100] [101] [102] [103] [104] [105] [106] [107] [108] [109] [110] [111] [112]

0.0009