Основные функциональные узлы аппаратуры многоканальных систем передачи с ЧРК, страница 8

Поскольку для большинства усилителей справедливо неравенство еос>>_е2п , то можно записать еос@ебос/, коэффициент передачи по ЭДС системы с ОС в  раз меньше коэффициента передачи этой системы с выключенной ОС (без ОС). Отсюда следует, что отрицательная ОС (> 1) уменьшает коэффициент усиления усилителя.

      При глубокой ОС (>> 1) можно полагать  и, следовательно, . Таким образом, коэффициент передачи усилителя по ЭДС фактически не зависит от усилительной способности его каскадов. Конечно, усиление каскадов при этом должно быть выбрано таким, чтобы выполнялось условие  >> 1. Практическая ценность этого свойства усилителя с глубокой ОС заключается в том, что некоторые изменения усиления каскадов не изменяют усиления усилителя в целом.

Учитывая сказанное, нетрудно предположить, что введение глубокой ОС позволяет повысить стабильность коэффициента передачи усилителя (он мало зависит от таких внешних факторов, как замена элементов каскада, изменение температуры окружающей среды и напряжения источников питания, старение элементов и др.) и уменьшить линейные и нелинейные искажения.

       Нетрудно получить следующие соотношения для количественной оценки влияния ОС на стабильность коэффициента передачи:

коэффициента амплитудно-частотных искажений:

и на затухание нелинейности по п-й гармонике:

Таким образом, введение ОС позволяет не менее чем в F раз улучшить ряд важных параметров усилителя.

Отмеченные результаты в принципе относятся как к общей, так и к местной (МОС) обратной связи. Однако использование общей ОС в большинстве случаев более эффективно, чем МОС.

Это можно показать, например, если оценить влияние ОС на нестабильность коэффициента усиления, которая в принципе определяется нестабильностью всех каскадов. Предположим, что в п-каскадном усилителе усиление i- го каскада по напряжению равно  и все каскады обладают одинаковой относительной нестабильностью усиления по напряжению, -. 6.

л к^ук^ ^ ^к^ук^ ^ 9,1,} ^ 17" ^

Тогда максимально увеличенное из^за нестабильности значение коэффициента усиления по напряжению усилителя в целом равно

^у о +^=11 ^ (1 ^ 9)" 1^ 1 ^ ^П ^ о ^ ^ ^

Неравенство 8^1 является условием относительно небольшой нестабильности отдельных каскадов^ которое выполняется в реальных усилителях. В этом случае нестабильность коэффициента усиления усилителя определится как 6^% п д^ поскольку 10= П К^ Предположим теперь, что в усилитель вводится общая

ОС с возвратной разностью ^д^ Это приведет к снижению относительной нестабильности коэффициента усиления по крайней мере в ^дос Р^ ^уоос ^ ^У^оос^ ^^ ^ самого усиления ^^уоос ^ ^^оос^ Попытаемся достигнуть такого же снижения нестабильности введением в каждый каскад МОС с возвратной

разностью умос^ Тогда ^кмос ^ ^^мос ^ ^умос ^ ^ ^к^^мос ^

=9^/7^00- Однако при этом коэффициент усиления усилителя

1   ^   К

снизится до значения К мос^р^П г ^ ^ ^ ^^мос^ ^ ^^ ^

р^ мос Раз^

Положим, что относительные нестабильности коэффициента усиления усилителя одинаковы как при использовании 000, так и при использовании МОС.Тогда 9 оос ^ ^ мос ^ ^ ^^оос ^ ^ ^^мос

и Руо^ ^ Р^ос ^ ^ Очевидно, что при этих условиях усиление усилителя с МС будет существенно меньше, чем с оОС Проигрыш в усилении составит

^уоос^умос ^ ^уР^^КуГ^ ^ р^^

Например, в трехкаскадном усилителе (^=3) снижение нестабильности коэффициента усиления только в 10 раз (1^= 10) с помощью МОС заставит дополнительно увеличить усиление каскадов в Ю^ ^ЮО раз или усиление каждого каскада в  4,7 раза.

Входное сопротивление усилителя с обратной связью 7.^^, 1. 0. сопротивление, измерениое на некоторой паре клемм п - п в сторону схемы, может быть определено по так называемой формуле Блекмана:

^^^^пО^^^^^

где 2^- входное сопротивление на тех же клеммах, но при выключенной ОС ^пассивное входное сопротивление^^ Р ^ (0) и Р п ^ ^ возвратные разности^ характеризующие ОС в данной схеме при коротком замыкании (КЗ) и холостом ходе (ХХ) клемм п – п,на которых определяется входное сопротивление.

Из формулы Блекмана следует, что входное ^дс и выходное ^вд^ сопротивления усилителя с глубокой ^ру^ 1) комбинированной относительно входных и выходных зажимов ОС ^ (0) ^ 1,

Т^ (00) ^ 1; ^(0)^1, р^ (00) ф 1 ^ определяются следующими соотношениями:

7 юс ^ 2 ю Р^ (0)73, (00); 2^ ^ ^о Р^ ^У^ ^

    Таким образом, входное и выходное сопротивления такого

усилителя оказываются фактически независимыми от проводимости передачи усилителя D. Это обстоятельство оказывается весьма ценным, поскольку параметр D характеризуется в первую очередь параметрами усилительных элементов усилителя, которые, как уже отмечалось, гораздо сильнее пассивных элементов подвержены воздействию дестабилизирующих факторов (изменение температуры окружающей среды, напряжения питания и др.). Следовательно, можно говорить о стабилизации входного и выходного сопротивлений усилителя, что позволяет сохранять в процессе его эксплуатации хорошее согласование с сопротивлениями источника сигнала и нагрузки.

    Из формулы Блекмана с учетом сведений, приведенных в табл. 6.1, также следует, что параллельная ОС приводит к уменьшению пассивного сопротивления усилителя, а последовательная ОС - к его увеличению.

    Таким образом, с помощью ОС можно управлять входным и выходным сопротивлениями усилителя, не расходуя мощности усиливаемого сигнала, что всегда имеет место при управлении этими сопротивлениями с помощью шунтов и последовательно включаемых резисторов, причем чем глубже ОС, тем меньше потери мощности усиливаемого сигнала. При этом обеспечиваются незначительное снижение защищенности сигнала от собственных помех усилителя и почти полная отдача усиленного сигнала в нагрузку. Последнее при прочих равных условиях позволяет или  увеличить выходную неискаженную мощность, или снизить нелинейные искажения в усилителе, или, наконец, уменьшить мощность, потребляемую усилителем от источника питания.