Главная Случайная страница


Полезное:

Как сделать разговор полезным и приятным Как сделать объемную звезду своими руками Как сделать то, что делать не хочется? Как сделать погремушку Как сделать так чтобы женщины сами знакомились с вами Как сделать идею коммерческой Как сделать хорошую растяжку ног? Как сделать наш разум здоровым? Как сделать, чтобы люди обманывали меньше Вопрос 4. Как сделать так, чтобы вас уважали и ценили? Как сделать лучше себе и другим людям Как сделать свидание интересным?


Категории:

АрхитектураАстрономияБиологияГеографияГеологияИнформатикаИскусствоИсторияКулинарияКультураМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОхрана трудаПравоПроизводствоПсихологияРелигияСоциологияСпортТехникаФизикаФилософияХимияЭкологияЭкономикаЭлектроника






Влияние отрицательной обратной связи на нелинейные искажения и коэффициент гармоник





 

Нелинейные искажения, как известно, являются следствием нелинейности вольтамперных характеристик усилительных элементов, и означает появление в выходном сигнале новых спектральных составляющих - гармоник более высокого порядка.

Использование ООС в усилителях позволяет уменьшить нелинейные искажения сигнала.

Покажем, что амплитудная характеристика усилителя становится более линейной при охвате усилителя отрицательной ОС.

Кривая 1 – АХ усилителя без ОС.

Будем считать ОС частотнонезависимой.

(1)

- не зависит от частоты. Тогда зависимость - прямая линия (прямая 2), причем

, (2)

где - угол наклона прямой.

Зададимся произвольным уровнем напряжения на выходе - , ему соответствует амплитуда входного напряжения (отрезок ab) и напряжение ОС (отрезок ac).

При наличии ООС уменьшится и для получения прежнего выходного напряжения необходимо подать на вход большее напряжение:

(3)

( - отрезок ad).

Аналогично поступают для других значений и получают ряд точек амплитудной характеристики усилителя с обратной связью (кривая 3 - ).

Полученная АХ усилителя с ОС характеризуется большей линейностью, т.к. она получается из прямой ОС после сдвига ее точек вправо на сравнительно небольшие величины .

Таким образом, при одинаковом допустимом уровне отклонения амплитудных характеристик от линейности величина больше чем (рис.1). Это позволяет получить от усилителя с ОС большую выходную мощность при том же уровне нелинейных искажений.

ООС уменьшает коэффициент гармоник усилителя. Это происходит потому, что каждая из гармоник, появляющаяся в результате нелинейных искажений, подвергается действию ООС и вновь появляется в том же каскаде в противофазе (гармоники взаимно компенсируются).

Для коэффициента гармоник усилителя с ООС справедлива формула:

, (4)

где - коэффициент гармоник усилителя, не охваченного ООС, - глубина ОС.

Следует отметить, что введение ООС – основной метод борьбы с нелинейными искажениями в усилителе.

Устойчивость усилителей, охваченных обратной связью.

Вспомним формулу для коэффициента усиления усилителя, охваченного ОС:

(5)

(6)

Видно из формулы, что если

, (7)

то коэффициент усиления

. (8)

Физически это означает существование выходного напряжения при отсутствии напряжения на входе. Говорят, что усилитель переходит в режим автогенерации. Происходит самовозбуждение усилителя или потеря устойчивости. Для запуска автогенератора достаточно малого напряжения помех на входе усилителя. (Усилитель работает как автогенератор, он загружен собственными колебаниями, на фоне которых усиливаемый сигнал не различим)

Условия (7) называют условием баланса амплитуд и баланса фаз. При их выполнении усилитель самовозбуждается, т.е. теряет устойчивость. В формуле (7) - суммарный фазовый сдвиг в петле ОС, который вносят каскады усилителя и ОС.

При - связь положительная.

Следует отметить, что если в условиях (7)

, (9)

то автоколебания тоже возникнут, причем их амплитуда будет нарастать до тех пор, пока петлевое усиление не уменьшится до 1 вследствие нелинейности амплитудной характеристики усилителя.

Обычно усилитель охватывают отрицательной ОС и казалось бы самовозбуждения быть на может. Однако из-за дополнительных фазовых сдвигов, вносимых вблизи граничных частот реактивными элементами цепей усилителя, а также цепи ОС, ООС может перейти в положительную и усилитель может потерять устойчивость.

Вообще устойчивым называется усилитель, который не самовозбуждается в рабочих условиях.

На практике для оценки устойчивости усилителя с ОС используют специальные критерии.

Один из них – критерий Найквиста.

Он опирается на знание АЧХ и ФЧХ разомкнутой петли ОС, полученных путем расчета или эксперимента. По ним строится так называемый амплитудно-фазовый годограф вектора петлевого усиления

(10)

По вертикальной оси откладывается мнимая часть , по горизонтальной – вещественная.

Каждая точка годографа соответствует какой-либо частоте.

(Длина радиуса-вектора, проведенного в какую-либо точку годографа характеризует модуль петлевого усиления и, следовательно, глубину ОС, а угол между радиус-вектором и горизонтальной осью – фазовый сдвиг на петле ОС.)

Критерий формулируется так.

Если на плоскости комплексного переменного годограф вектора петлевого усиления () при изменении частоты от 0 до не охватывает точку с координатой (1;0) (критическую точку), то усилитель устойчив. В противном случае он неустойчив, т.е. будет самовозбуждаться.

На рис.2 показан случай устойчивого усилителя.

Действительно, изменим частоту так, чтобы

. (11)

Однако при этом

(12)

и ни на какой частоте условия баланса фаз и баланса амплитуд не получится и самовозбуждение невозможно.

Для неустойчивого усилителя:

Возможен случай условно устойчивого усилителя. Годограф при этом пересекает вещественную ось.

Такой усилитель может потерять устойчивость при перегрузке большим сигналом. При этом его усиление снижается вследствие нелинейности. Это уменьшает длину радиуса-вектора и критическая точка может оказаться внутри годографа. Такой режим применяется для реализации очень глубокой ООС и требует применения специальных нелинейных корректоров фазового сдвига.

Другим графическим критерием устойчивости является критерий Боде.

Обычно строится асимптотическая логарифмическая АЧХ усилителя без ОС . Для частотно-независимой ООС критерий утверждает, что если горизонтальная прямая на уровне пересекает график на участке единичной крутизны его спада (20 дБ/дек), то усилитель с ОС устойчив.

 

 

Лекция

Date: 2015-05-09; view: 2314; Нарушение авторских прав; Помощь в написании работы --> СЮДА...



mydocx.ru - 2015-2024 year. (0.005 sec.) Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав - Пожаловаться на публикацию