В выражении (12.11) параметр Ky(jω)Koc(jω)= Т (jω) характеризует передачу сигнала в усилительном устройстве при разорванной петле ОС (см. рис. 12.5). В соответствии с этим коэффициент петлевой передачи можно представить в виде
Т (jω) = |Ky (jω) Koc(jω)| exp{j[φ(ω)+ψ(ω)]}, (12.12)
где |Ky (jω) Koc (jω)|-- модуль коэффициента петлевой передачи; φд (ω) = φ(ω) + ψ( ω) — дополнительный фазовый сдвиг сигнала, возникающий в электронном устройстве с ростом частоты.
В области нижних частот величина, стоящая в знаменателе выражения (12.11), для устройств с ООС всегда положительна и больше единицы, т.е. 1 + |Ку(jω) Кос (jω) |>1 так как φд (ω) =0 (см. рис. 12.11, а). По мере роста частоты модуль |Ку(jω) Кос (jω) | как правило, уменьшается, а φд становится отличным от нуля, и на какой-то частоте может достичь величины π/2. В этом случае в выражении (12.12) выполняется условие
ехр[jφд (ω)] = соs (π/2) = 0. Тогда знаменатель выражения (12.11) становится равным единице, а K(jω)= Ky(jω). Это точка перехода устройства в область ПОС.
По мере роста частоты сигнала может возникнуть ситуация, когда в выражении (12.12) начинает выполняться другое условие: ехр[jφд (ω)] = соs (π/2) = -1. В данном случае знаменатель в (12.11) обращается в нуль, a K (jω) стремится к бесконечности. Это приводит к возникновению паразитной генерации в устройстве. Для исключения этой ситуации необходимо наложить ограничение на величину дополнительного фазового сдвига φд и величину |Ку (jω) Кос (jω) |.
В данном случае неравенство нулю знаменателя в (12.11) возможно лишь при условиях
|Ку (jω) Кос (jω) |<1 и φд(ω) <180º, (12.13)
являющихся критериями устойчивости усилительных устройств с ООС. Выполнение этих условий возможно, если коэффициент петлевой передачи на комплексной плоскости не попадает в точку 1 + j0. В соответствии с этим критерий устойчивости Найквиста звучит следующим образом. Если коэффициент петлевой передани T (jω) разомкнутого линейного тракта на комплексной плоскости не попадает в точку (1, j0), то при замкнутой цепи обратной связи линейное устройство устойчиво.
Таким образом, изменяя глубину ОС, можно обеспечить устойчивость усилительного устройства. Однако это достигается, как правило, за счет того, что снижается частотный диапазон единичного усиления устройства. При проектировании электронных устройств с цепью ООС для обеспечения их устойчивости изначально оговаривают запас по фазе φ3 и запас по коэффициенту усиления К3. Запас по фазе φ3 — это величина фазового сдвига, на которую не достигается дополнительный фазовый сдвиг величиной 180°. Из практических соображений величину φ3 выбирают на уровне 30°... 60°. Запас по коэффициенту усиления К3 — это значение коэффициента усиления, соответствующего диапазону изменения φ3. Запас К3 должен быть не менее 3 дБ.
ГЛАВА 13
НЕЛИНЕЙНЫЕ ЦЕПИ
13.1. Понятие нелинейных цепей
Под нелинейной радиотехнической цепью понимается цепь, в которой имеется один или более нелинейных элементов. Нелинейные элементы — это радиокомпоненты, основной параметр которых (сопротивление, емкость, индуктивность) зависит от напряжения на его внешних зажимах или от тока, протекающего через элемент. На рис. 13.1 показаны ВАХ линейного и нелинейного резисторов, вольт-фарадные характеристики линейного и нелинейного конденсаторов, ампер-веберные характеристики линейной и нелинейной катушек индуктивности.
Различают следующие виды нелинейных элементов: нелинейный резистор — элемент цепи, сопротивление которого зависит от напряжения, приложенного к его внешним выводам. Соответственно ВАХ этого элемента имеет нелинейный вид (см. рис. 13.1, я);
нелинейный конденсатор — элемент цепи, емкость которого зависит от напряжения, приложенного к его внешним выводам. Соответственно вольт-фарадная характеристика конденсатора имеет нелинейный вид (см. рис. 13.1, 5);
нелинейная катушка индуктивности — элемент цепи, индуктивность которого зависит от тока, протекающего через него. Соответственно ампер-веберная характеристика индуктивной катушки имеет нелинейный вид (см. рис. 13.1, в).
Рис. 13.1. ВАХ линейного 1 и нелинейного 2 резисторов (а); вольт-фарадные характеристики линейного 1 и нелинейного 2 конденсаторов (б); ампер-веберные характеристики линейной 1 и нелинейной 2 катушек индуктивности (в)
Множество радиоэлектронных элементов можно рассматривать как нелинейные резисторы. На рис. 13.2 показаны ВАХ полупроводникового и туннельного диодов, динистора. Эти элементы могут иметь два, три и более выводов. Для всех этих элементов ток, протекающий через них, и соответственно сопротивление относительно их внешних выводов зависят от напряжения, приложенного к внешним выводам элемента.
К числу нелинейных резисторов, имеющих три вывода, относят, например, биполярные п-р-п-типа и полевые с управляющим р-п-переходом транзисторы, графическое обозначение которых показано на рис. 13.3. У этих приборов два электрода являются
Рис. 13.2 ВАХ полупроводникового (а) и туннельного диодов (б), динистора (в)
Рис. 13.3. Графические обозначения биполярного п-р-п— типа (а) и полевого
с управляющим р-п-переходом (б) транзисторов
основными (эмиттер и коллектор у биполярного транзистора; исток и сток у полевого транзистора). Третий электрод у этих нелинейных резисторов (база у биполярного транзистора и затвор у полевого транзистора) позволяет управлять величиной нелинейного сопротивления (эмиттер—коллектор и исток—сток транзисторов).
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.