В этом выражении коэффициент петлевой передачи Т 10= Ку Кос. Коэффициент передачи Кос по цепи обратной связи можно считать постоянным и не зависящим от различных дестабилизирующих факторов (температура, излучение и т.д.), поскольку в эту цепь входят, как правило, только пассивные элементы R, С, L. Учитывая это, можно найти относительное отклонение коэффициента усиления устройства, охваченного цепью ООС:
(12.10)
где ΔК и Δ Kу — абсолютные отклонения коэффициента усиления устройства, охваченного цепью обратной связи и без цепи обратной связи соответственно.
Из (12.10) следует, что относительное отклонение коэффициента усиления усилителя с цепью обратной связи в F раз меньше относительного отклонения коэффициента усиления устройства без цепи обратной связи.
Анализируя выражения (12.9) и (12.10), отметим следующее. В усилительных устройствах с глубокой ООС (F» 1), в которых коэффициент усиления Ку основного усилительного звена стремится к бесконечности, произведение КуКоссущественно больше единицы. В этом случае коэффициент усиления К≈ Ку/(Ку Кос)≈1/Кос не зависит от коэффициента усиления Ку основного усилительного звена, а определяется только коэффициентом передачи Косцепи обратной связи. Это и позволяет повысить устойчивость и определенность параметров усилительного устройства, охваченного цепью глубокой ООС, поскольку Кос, как правило, не зависит от влияния дестабилизирующих факторов.
Устойчивость электронных устройств с ОС. В реальных устройствах, охваченных цепью ООС, имеется множество реактивных элементов, накапливающих энергию магнитного и электрических полей. Такие элементы присутствуют как непосредственно в усилительном звене, так и в цепи ООС. Их наличие вызвано проявлением паразитных эффектов емкостного и индуктивного характеров в радиокомпонентах.
Наличие таких элементов в устройстве приводит к появлению дополнительного фазового сдвига выходного сигнала относительно входного. При этом возможна ситуация, когда дополнительный фазовый сдвиг φд достигает величины 180°. В этом случае ООС переходит в ПОС, что может привести к возникновению паразитной генерации в усилительном устройстве. В связи с этим важной задачей, которую приходится решать при построении устройств с ООС, является обеспечение их устойчивости.
В соответствии с выражением (12.4) коэффициент передачи усилителя, в котором учтено влияние паразитных эффектов радиокомпонентов, описывается следующим выражением:
К(jω)=( Куехр (jω))/(1+ Ку Косехр[j(φ+ψ)]),
где Ку и Кос — модули коэффициентов передачи соответственно основного усилительного звена и цепи обратной связи; φ и ψ — фазовые сдвиги, которые возникают при прохождении сигнала через основное усилительное звено и цепь обратной связи соответственно.
Допустим, что цепь ОС является чисто резистивной, соответственно, никаких фазовых сдвигов эта цепь вносить не будет, т.е. ψ= 0. В этом случае при изменении частоты входного сигнала Uвх(jω) фазовый сдвиг в цепи основное усилительное звено —цепь ОС будет обеспечиваться только реактивными элементами усилительного звена φ =f(ω).
На рис. 12.11 показаны диаграммы распределения напряжений в усилительном устройстве с цепью ОС при дополнительных фазовых сдвигах φд на 0°, 60°, 90° и 180°. Пусть сигнал на выходе основного усилительного звена сдвинут по фазе относительно входного сигнала устройства на 100°. Цепь ОС никаких фазовых сдвигов сигнала не вносит. В этом случае модули входного напряжения Uвх и напряжения ОС Uос, например (см. рис. 12.4, г), будут находиться в противофазе. При подобном распределении фаз напряжение, приложенное к входу основного усилительного звена, будет иметь вид
U1 = Uвх-Uос(см. рис. 12.11, а). Этот случай характерен для усилительных устройств, охваченных цепью ООС и работающих в области низких частот.
При увеличении частоты входного сигнала реактивные элементы основного усилительного звена вызовут изменение фазового сдвига ср выходного сигнала из-за появления дополнительного фазового сдвига φд = φ- 180° в цепи. В этом случае напряжение U1 (см. рис. 12.11, 6) будет определяться разностью входного напряжения Uвхи проекцией на ось абсцисс напряжения Uособратной связи. Напряжение Uосвозрастает, но остается меньше Uвх. Соответственно, ОС в усилительном устройстве остается отрицательной.
Дальнейшее увеличение частоты входного сигнала может привести к ситуации, когда дополнительный фазовый сдвиг будет отвечать условию φд = 90° (см. рис. 12.11, в). В этом случае проекция Uосна ось абсцисс равна нулю. Напряжение U1начинает превы-
Рис. 12.11. Диаграммы распределения напряжений в усилительном устройстве с цепью ОС при дополнительных фазовых сдвигах на 0° (а), 60° (б), 90° (в) и 100° (г)
шать входное напряжение Uвх. Это приводит к изменению параметров усилителя.
При φд > 90° (см. рис. 12.11, г) ОС из отрицательной начинает переходить в положительную. Это приводит к возникновению паразитной генерации в усилительном устройстве и соответственно к невыполнению устройством своих основных функций по усилению сигнала.
При введении в усилительное устройство ООС практически всегда найдется диапазон частот, в котором ООС переходит в ПОС. Для принятия мер, исключающих этот переход, необходимо иметь критерии, позволяющие оценить частоты, на которых возможен переход от ООС к ПОС.
Для оценки устойчивости линейной цепи в частотной области можно использовать критерий Найквиста. Особенность этого критерия состоит в следующем. Коэффициент усиления усилительного устройства с цепью ООС описывается выражением (12.4), которое преобразуем к виду
(12.11)
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.