ОБРАТНАЯ СВЯЗЬ В УСИЛИТЕЛЯХ ОС в УУ. Слайд 1. Всего 31.

ОС в УУ. Слайд 1. Всего 31.
ОБРАТНАЯ СВЯЗЬ В УСИЛИТЕЛЯХ
Автор Останин Б.П.
Конец слайда
ОС в УУ. Слайд 2. Всего 31.
Все виды обратной связи сильно изменяют
свойства усилителя, поэтому они широко
используются для направленного изменения его
параметров.
Автор Останин Б.П.
Конец слайда
ОС в УУ. Слайд 3. Всего 31.
uвх0
uвх сум м  uвх0  uос
uос  bосuвых
К0
uвых
bос
u вых  K 0 u вх сум м  K 0 (u вх0  u oc )  K 0 (u вх0  boc u вых )
u вых
uвх сум м  uвх0  uос
uос  bосuвых
K 0 u вх0

1  boc K 0
- суммарное напряжение, поступающее
на вход усилителя
- напряжение обратной связи
uв х сум м  uв х0  bосuв ых
Автор Останин Б.П.
Конец слайда
ОС в УУ. Слайд 4. Всего 31.
При ПОС
uв х сум м  uв х0  bосuвых
K ПОС
При ООС
u
K0
 вых 
u вх0 1  bос K 0
u вых
K 0 u вх0

1  boc K 0
uвх сум м  uвх0  uос  uвх0  bocuвых
K ООС 
u вых
K0

u вх0 1  bос K 0
ПО
С
uВЫХ
Без ОС
ООС
0
Автор Останин Б.П.
uВХ
Конец слайда
ОС в УУ. Слайд 5. Всего 31.
Способ получения обратной связи по напряжению
RОС1
uВХ
uОС
uВЫХ
RОС2
RН
Способ получения обратной связи по току
RН
uВХ
uВЫХ
uОС
Автор Останин Б.П.
RОС
Конец слайда
Способы введения ОС.
ОС в УУ. Слайд 6. Всего 31.
Последовательная по входу ОС
uВХ
uОС
uВХ УС
uВЫХ
u в х ус  u в х  u ос
uв х ус  uв х  uос
Параллельная по входу ОС
iВХ
uВХ
iВХ УС
iОС
uВЫХ
iв х ус  iв х  iос
iв х ус  iв х  iос
Комбинированная ОС (применяется крайне редко)
Автор Останин Б.П.
Конец слайда
ОС в УУ. Слайд 7. Всего 31.
Четыре основные вида ОС.
1. Последовательная по выходному напряжению.
2. Последовательная по выходному току.
3. Параллельная по выходному напряжению.
4. Параллельная по выходному току.
Автор Останин Б.П.
Конец слайда
ОС в УУ. Слайд 8. Всего 31.
Влияние ОС на основные параметры и
характеристики усилительного
устройства
Автор Останин Б.П.
Конец слайда
ОС в УУ. Слайд 9. Всего 31.
Влияние ОС на относительный коэффициент усиления
K 0 
K 0
K0
- относительный коэффициент усиления при
K ООС
K ООС

K ООС
- относительный коэффициент усиления при
отсутствии ОС
наличии ОС
При ООС
Пусть исходный коэффициент усиления получил приращение K 0
Надо найти приращение K ООС
Автор Останин Б.П.
Конец слайда
ОС в УУ. Слайд 10. Всего 31.
Для этого разложим выражение
K ООС 
K0
1  bос K 0
в ряд Тейлора с удержанием только линейных членов:
K OOC 
dK OOC
K 0
dK 0
dK OOC (1  bOC K 0 )  bOC K 0
1


dK 0
(1  bOC K 0 ) 2
(1  bOC K 0 ) 2
где
Тогда
K OOC 
K OOC
K 0 (1  bOC K 0 )
K 0


K OOC
KU 0 (1  bOC K 0 ) 2 1  bOC K 0
K OOC 
K 0 
K 0
K0
K 0
1  bOC K 0
K 0  1
Величину (1+bOCK0) обычно называют глубиной ОС.
Автор Останин Б.П.
Конец слайда
ОС в УУ. Слайд 11. Всего 31.
Нестабильность коэффициента усиления будет зависеть и от
нестабильности коэффициента передачи самой цепи ООС.
K OOC 
dK OOC
bOC
dbOC
dK OOC
K 02

dbOC
(1  bOC K U 0 ) 2
K OOC
K OOC
bOC bOC K 02 (1  bOC K 0 )


K OOC
bOC K 0 (1  bOC K 0 ) 2
K OOC
bOC bOC K 0

1  bOC K 0
 bOC - относительное изменение коэффициента ООС.
Знак минус говорит о том, что увеличение bOC ведет к снижению KOOC.
Автор Останин Б.П.
Конец слайда
ОС в УУ. Слайд 12. Всего 31.
Так как, система линейная
K ООС СУММ 
K 0
1  bOC K 0

bOC bOC K 0
1  bOC K 0
При bOC K0>> 1
K 0
1  bOC K 0
0
bOC bOC K 0
  bOC
1  bOC K 0
K ООС СУММ   bOC
Для ПОС
K ПОС СУММ 
Автор Останин Б.П.
K 0
1  bOC K 0

bOCbOC K 0
1  bOC K 0
Конец слайда
ОС в УУ. Слайд 13. Всего 31.
Полоса усиливаемых частот
Цепь ООС всегда расширяет полосу пропускания.
Цепь ПОС – сужает
Пусть имеется усилитель
R1
R2
uВХ
С
uВЫХ
.
Передаточная функция такого усилителя имеет вид
W ( p) 
Автор Останин Б.П.
K0
1 1 p
где p = j,
1 
R1 R2
C
R1  R2
Конец слайда
ОС в УУ. Слайд 14. Всего 31.
При введении ООС
K0
K OOC
K OOC
11 p
W ( p)
WOOC ( p) 



b
K

1  bOCW ( p)
1   1 ООС p
1
p
1  OC 0 1 
(1  bOC K 0 )
11 p
Обычно полосу пропускания усилителя определяют по уровню
снижения его коэффициента усиления в 2  0,707 раз (-3 дБ).
Для исходной передаточной
функции
.
fВ 
1
1
При введении ООС постоянная времени уменьшилась в глубину
обратной связи раз
 1 ООС 
Автор Останин Б.П.
1
1  bОС K 0
Конец слайда
ОС в УУ. Слайд 15. Всего 31.
Верхняя частота увеличилась в глубину обратной связи раз
f В ООС 
1
 1 ООС
КU, дБ
 f В (1  bОС K 0 )
ЛАЧХ усилителя без ООС
20lg(1+KU0 bOC )
КU0, дБ
ЛАЧХ усилителя с ООС
наклон -20дБ/дек
КU OOC, дБ
0
КU, дБ
ЛАЧХ без ООС
КU0, дБ
0
Автор Останин Б.П.
В В ООС
КU, дБ
lg
ЛАЧХ с ООС
20дБ/дек
В
lg
-20дБ/дек
КU OOC, дБ
0
В ООС
lg
Конец слайда
ОС в УУ. Слайд 16. Всего 31.
При введении ПОС полоса пропускания сужается в (1 – bOCKU0 ) раз.
K0
K ПOC
1 p 1
WПOC ( p) 

bOC K 0
1
p 1
1
 1 p  1 (1  bOC K 0 )
f В ПОС  f В (1  bОС K 0 )
Автор Останин Б.П.
Конец слайда
ОС в УУ. Слайд 17. Всего 31.
ЛАЧХ с усилителя с ПОС
КU, дБ
20lg(1-КU0 bOC )
КU ПOC, дБ
ЛАЧХ усилителя без ПОС
КU0, дБ
наклон минус 20дБ/дек
В ПОС В
0
КU, дБ
lg
КU, дБ
ЛАЧХ без ПОС
КU0, дБ
0
Автор Останин Б.П.
ЛАЧХ с ПОС
КU ПOC, дБ
наклон минус
20дБ/дек
наклон минус
20дБ/дек
В
lg
0
В ПОС
lg
Конец слайда
Входное сопротивление.
ОС в УУ. Слайд 18. Всего 31.
Изменение входного сопротивления усилителя, охваченного
цепью обратной связи, зависит только от способа ее введения во
входную цепь усилителя и не зависит от способа ее получения.
Входное сопротивление при последовательной ОС по входу.
RИСТ
1
еИСТ
K0
uВХ
uОС
uВХ УС
RВХ УС
1
bOC
RВХ ООС
RВХ УС 
Тогда
Автор Останин Б.П.
U
U ВХ U ВХ УС  U OC U ВХ УС



(1  OC )
I ВХ
I ВХ
I ВХ
U ВХ УС
U ВХ УС
I ВХ
U ОС  bOCU ВЫХ  bOCU ВХ УС K 0
RВХ ООС  RВХ УС (1  bOC K 0 )
Конец слайда
ОС в УУ. Слайд 19. Всего 31.
ПОС уменьшает входное сопротивление.
RВХ ПОС  RВХ УС (1  bOC K 0 )
При введении ПОС есть особенности.
1. При bOCK0 = 1 входное сопротивление усилительного
устройства RВХ ПОС становится нулевым
bOC 
1
K0
2. При bOCK0 > 1 входное сопротивление усилительного
устройства RВХ ПОС становится отрицательным
bOC 
1
K0
Автор Останин Б.П.
Конец слайда
ОС в УУ. Слайд 20. Всего 31.
Входное сопротивление при параллельной ОС по входу.
RИСТ
1
еИСТ
iВХ
iВХ УС
K0
uВХ
iОС
RВХ УС
1
bOC
I ВХ УС  I ВХ  I OC
Автор Останин Б.П.
Конец слайда
При введении ООС
iОС
RИСТ
ROОC
iВХ УС
iВХ
1
ОС в УУ. Слайд 21. Всего 31.
K0
еИСТ
uВХ
RВХ
УС
uВЫХ
1
RВХ ООС
I ВХ  I ВХ УС  I OC
U ВХ

I ВХ
U ВХ U ВХ  U ВЫХ



RВХ 0
RООС
U ВХ U ВХ (1  K 0 ) U ВХ RВХ 0 (1  K 0 )  RООС 



RВХ 0
RООС
RВХ 0 RООС
Тогда
Автор Останин Б.П.
RВХ ООС 
RВХ УС RООС
RВХ 0 (1  K 0 )  RООС
Конец слайда
ОС в УУ. Слайд 22. Всего 31.
При введении ПОС
RВХ ПОС 
RВХ УС R ПОС
RВХ 0 (1  K 0 )  R ПOC
Три варианта
RВХ УС R ПОС
Если
K0  1
Если
RВХ 0 (1  K 0 )  ( RПOC ) то
то
RВХ ПОС 
RВХ 0 (1  K 0 )  R ПOC
Если R ВХ УС (1  K 0 )  ( R ПOC ) то
 RВХ УС
RВХ ПОС  
RВХ ПОС становится
отрицательным, причем увеличение K0 приводит к
уменьшению модуля RВХ ПОС.
Автор Останин Б.П.
Конец слайда
ОС в УУ. Слайд 23. Всего 31.
Выходное сопротивление
Выходное сопротивление УУ, охваченного ОС, зависит только от
способа снятия сигнала ОС и не зависит от того, каким образом этот
сигнал веден в его входную цепь.
ООС по выходному напряжению
RВЫХ 0
UВХ 0
IВЫХ
UВХ
UУС
UВЫХ
RН
uОС
bOC
Автор Останин Б.П.
Конец слайда
ОС в УУ. Слайд 24. Всего 31.
RВЫХ ООС 
U ВЫХ
I ВЫХ
U ВЫХ  UУС  I ВЫХ RВЫХ 0
U УС  K 0 U ВХ  K 0 (bOC U ВЫХ )
U ВЫХ  K 0 (bOC U ВЫХ )  I ВЫХ RВЫХ 0
U ВЫХ 
 I ВЫХ RВЫХ 0
1  bOC K 0
Тогда (интересуемся только абсолютными значениями сопротивления)
RВЫХ ООС 
Автор Останин Б.П.
U ВЫХ
I ВЫХ

RВЫХ 0
1  bOC K 0
Конец слайда
ОС в УУ. Слайд 25. Всего 31.
При ПОС
RВЫХ ПОС 
RВЫХ 0
1  bOC K 0
Три случая
bOC K 0  1
- выходное сопротивление возрастает с увеличением
bOC K 0  1
- выходное сопротивление стремится к бесконечности
bOC K 0  1
- выходное сопротивление изменяет знак и становится
bOC K 0
отрицательным
Автор Останин Б.П.
Конец слайда
ОС в УУ. Слайд 26. Всего 31.
ООС по выходному току
RВЫХ0
UВХ0
UВХ
IВЫХ
UУС
UВЫХ
RН
UОС
bОС
U ВХ  U ООС  I ВЫХ bОС R0С
RВЫХ ООС 
U ВЫХ
I ВЫХ
RОС
UОС
I ВЫХ R0С bОС K 0  I ВЫХ RВЫХ 0  U ВЫХ
 RВЫХ 0  ROC bOC K 0
U ВЫХ  U ВЫХ ХХ  U ВЫХ
ООС по выходному току увеличивает выходное сопротивление УУ.
Автор Останин Б.П.
Конец слайда
ОС в УУ. Слайд 27. Всего 31.
При ПОС
RВЫХ ПОС  RВЫХ 0  ROC bOC K 0
Три случая
1. ROC bOC K 0  RВЫХ 0
- выходное сопротивление уменьшается с ростом
произведения
ROC bOC K 0
2. ROC bOC K 0  RВЫХ 0
- выходное сопротивление равно нулю.
3. ROC bOC K 0  RВЫХ 0
-выходное сопротивление меняет знак и
становится отрицательным.
Автор Останин Б.П.
Конец слайда
ОС в УУ. Слайд 28. Всего 31.
Нелинейные искажения
Введение ООС снижает коэффициент нелинейных искажений УУ.
U 22m  U 32m  U 42m  ...
Kи 
U1m
U im OOC  U im  U im OOC bOC K 0
U im OOC
U 22m
K И ООС 
1  bOC K 0 
2

U 32m
1  bOC K 0 
2

U 42m
1  bOC K 0 
2
 ...
U 1m
K И ООС
Автор Останин Б.П.
U im

1  bOC K 0
KИ

1  bOC K 0
Конец слайда
ОС в УУ. Слайд 29. Всего 31.
При ПОС
При ПОС нелинейные искажения возрастают
K И ПОС
Автор Останин Б.П.
KИ

1  bOC K 0
Конец слайда
ОС в УУ. Слайд 30. Всего 31.
Влияние внешних помех
При введении в усилитель цепи ООС влияние внешних помех
(напряжение наводок, фон переменного тока и т.д.) уменьшается в
глубину ОС раз.
При введении в усилитель цепи ПОС влияние внешних помех
(напряжение наводок, фон переменного тока и т.д.) увеличивается
в глубину ОС раз.
Автор Останин Б.П.
Конец слайда
ОС в УУ. Слайд 31. Всего 31.
Частотные и фазовые искажения
Введение ООС уменьшает постоянную времени усилителя в
глубину обратной связи раз
 1 OOC 
Тогда
 ( )  arctg
1
1  bOC K 0
Q( )
 arctg ( 1 OOC )
P( )
Для малых значений 1, разлагая функцию arctg в ряд, получим
 ( )  
1
1  bOC K 0
Введение ООС расширяет полосу пропускания, уменьшает частотные и
фазовые искажения.
Введение ПОС сужает полосу пропускания, увеличивает частотные и
фазовые искажения.
Автор Останин Б.П.
Конец слайда