Обратные связи в усилителях.

Обратная связь (ос) – явление передачи сигнала вз выходной цепи во входную. Эл. Цепи, обеспечивающие эту передачу – цепи обратной связи.

Выходной сигнал усилителя Uвых частично или полностью передается через цепь ос к схеме сложения. Происходит вычитание сигнала ОС Uос из входного сигнала Uвх. На вход усилителя поступает сигнал, равный разности входного сигнала и сигнала ОС.

ООС – сигнал ОС вычитается из входного сигнала, ПОС – сигнал ОС суммируется с входным сигналом. При ООС Кус уменьшается, а при ПОС – увеличивается. В зависимости от способа получения сигнала различают ОС по напряжению, когда снимаемый сигнал ОС пропорционален напряжению выходной цепи; ОС по току, когда снимаемый сигнал пропорционален току выходной цепи. По способу введения сигнала ОС различают: последовательную схему (напряжение сигнала ОС суммируется со входным напряжением) и параллельная(ток цепи ОС суммируется с током входного сигнала). ОС оказывает влияние практически на все основные характеристики усилителей. ООС повышает стабильность основных характеристик усилителя. Коос=1/β – коэфф. ОС,

Коэфф-т усиления усилителя с ООС определяется только ОС и не зависит от параметров самого усилителя. Последовательная ООС увеличивает входное сопротивление, параллельная ООС уменьшает входное сопротивление.

Влияние ООС на свойства усилителя.

Влияние ООС позволяет улучшить характеристики усилителя: повысить стабильность Кус.; увеличивать входное и уменьшать выходное сопротивление(последовательная ООС по напряжению), уменьшение входного и увеличение выходного сопротивления (параллельная ООС по току); расширить полосу пропускания усилителя,; уменьшить частотные и фазовые искажения; уменьшить уровень собственных помех.

ОС по напряжению ОС по току

Последовательная ОС Параллельная ОС

(20)24. Усилители мощности. Разновидности.

Выходные усилители мощности являются выходными каскадами многокаскадного усилителя и предназначены для обеспечения заданной мощности нагрузки Рн при заданном сопротивлении нагрузки Rн. Получение на выходе усилителя большой мощности предполагает работу его транзисторов при больших значениях токов и напряжений, => одним из основных параметров усилителя становится его КПД. В выходных усилителях мощности используются транзисторные каскады с малым выходным сопротивлением, а вводимые цепи ООС должны быть по напряжению, => применение в УМ двухтактных схем усиления, обеспечивающих работу транзисторов в режимах класса В и АВ.

Усилители, собранные на двух БТ различного типа проводимости, имеющих одинаковые параметры называются комплементарными.

Транзистор VT1 открыт при положительных значениях сигнала, а VT2 – при отрицательных. При нулевом входном напряжении коллекторный ток отсутствует и мощность, рассеиваемая на транзисторах близка к 0.

Выходной сигнал повторяет входной с разницей на величину падения напряжения Uбэ, на положительном интервале входного сигнала выходное напряжение примерно на 0,6В меньше входного, на отрицательном интервале наоборот. Для улучшения формы сигнала ступеньки нужно сместить двухтактный каскад в состояние проводимости (режим АВ).

При положительной полуволне Uвх, открывается верхний транзистор, VT2 заперт, при отрицательной полуволне нижний транзистор открывается, VT1 – заперт. U вых имеет искажение – ступеньки, т.к. диоды всегда открыты, через них протекает ток смещения. При Uвых = 0 диоды приоткрыты, при этом транзисторы приоткрыты и находятся в начале линейного участка характеристики.

(21)26. Дифференциальный УПТ.

ДУ по принципу построения – мостовые усилительные каскады параллельного типа. ДУ обладает высокой стабильностью параметров при возд. разл. факторов, большим КУ и высокой степенью подавления синфазных помех. ДУ используется для усиления разности 2х напряжений. Когда уровни сигналов на обоих вх. изменяются одинаково, то такое изменение сигналов называют синфазным. Хороший ДУ подавляет синфазный сигнал – отношение выходного полезного сигнала к выходному синфазному. ДУ используют в тех случаях, когда слабые сигналы могут потеряться на фоне шумов. Диф. каскад состоит из 2х каскадов, у которых один общ. Rэ. Элементы схемы образуют мост, в одну диагональ которого подключен источник питания Uпит, в другую – сопротивление нагрузки Rн. Условие баланса моста, при котором его Uвых=0: R_VT1*R_K1 = R_VT2∙R_K2. При одновременном (одинак) изменении вх. сигналов оба тр-ра изменяют своё состояние одинаково и вых не изменится. При изменении одного вх. сигнала один тр-р приоткрывается. Ругой призакрывается. КУ = КУ1 * КУ2 появляется напряжение на выходе схемы. Rэ определяет КУ диф сигнала.

Дрейф нуля – самопроизвольное изменение Uвых.

(22)27. Источники вторичного электропитания РЭА

Источники вторичного электропитания (ИВЭП) - это преобразователи эл. энергии, получающие ее от источников первичного напряжения - сетей переменного или постоянного тока, гальванических элементов, солнечных батарей. Эти устройства преобразуют подводимую энергию по роду тока, зна­чениям тока и напряжения, при необходимости регулируя или стабилизируя их.

Источник питания без преобразования содержит каскадно-соединенные трансформатор (Т), выпрямитель (В), сглаживающий фильтр (Ф) и стабилизатор (С).

а) Схема без преобразования. (Т) изменения уровня переменного напряжения. Обычно (Т) понижает сетевое напряжение. (В) преобразует переменное напряжение в пульсирующее постоянное напряжение. (Ф) уменьшает пульсации напряжения на выходе выпрямителя. (С) умень­шает изменения напряжения на нагрузке, вызванные изменением напряжения сети и тока нагрузки.

(-) чтобы увеличить КПД нужно увеличить сердечник => большой вес

(+) хорошая форма напряжения на вых

б) Схема с преобразованием. Напряжение сети подается на выпрямитель В1. На выходе сглаживающего фильтра Ф1 создается постоянное напряжение, которое вновь преобразуется в переменное с помощью инвертора И. Ф1 – уменьшает пульсации. Инвертор, трансформатор и выпрямитель В2 образуют конвертор - устройство для изменения уровня постоянного напряжения.

(-) генерация импульсных помех; гальваническая связь выпрямителя, фильтра и инвертора с сетевым напряжение.

(+) высокий КПД; малый вес и габариты.

широко используются в современ­ных устройствах электроники.

23,Последовательные компенсационные стабилизаторы напряжения.

Стабилизатор напряжения СН представляет собой замкнутую систему автоматического регулирования напря­жения, в которой U_вых поддерживается равным или пропорцио­нальным стабильному опорному напряжению, создаваемому специальным источником опорного напряжения (ИОН). Стабилизаторы такого типа, называе­мые компенсационными, содержат РЭ (БТ или ПТ), включаемый последовательно или параллельно нагрузке. Характерными элементами компенсационного стабилизатора является ИОН, элемент сравнения и усиления (ЭСУ) и регулирующий элемент (РЭ). Напряжение на выходе стабилизатора сравнивается с эталонным напряжением. В зависимости от их соотношения ЭСУ вырабатывает сигнал для РЭ, изменяющий режим его работы таким образом, что­бы напряжение на выходе стабилизатора оставалось практически постоянным. Чаще всего РЭ включают последовательно с нагрузкой. В этом случае стабилизатор называют последовательным. Простейшим последовательным стабилизатором (рис. 17.4) напряжения яв­ляется эмиттерный повторитель, база транзистора которого подключена к источнику опорного напряжения. В схеме опорное напряжение получается с помощью параметрического стабилизатора на стабилитроне VD и резисторе R.

За счет отрицательной обратной связи по напряжению выходное напряжение стабилизатора устанавливается равным величине U_опорн = U_опорн - U_БЭ.

Если увеличим Uвх. В первый момент U_вых также будет увеличиваться, управляющее напряжение транзистора U_БЭ = U_опорн – U_вых уменьш., транзистор подзапирается, сопротивление коллектор-эмиттер его увеличивается., а U_вых уменьшается, компенсируя изменение вх. сигнала.

(-) низкий КПД; критичность к короткому замыканию.

(24)30.Импульсные стабилизаторы напряжения.

+ – КПД выше, чем у линейных, малые тепловые потери. Наряду с обыч­ным режимом понижения входного напряжения, импульсные ИСН могут рабо­тать в режиме его повышения и инвертирования. Регулирующий транзистор VT переключается с определенной частотой устройством управления (УУ) из состояния насыщения в состояние отсечки. В узле накопления энергии, содержащим катушку индуктивности L и конденсатор С, импульсы преобразуются в постоянное напряжение, величина которого зависит скважности и частоты управляющих импульсов. Управляющие импульсы переменной скважности формируются в УУ специальной схемой ШИМ. Для понижающего стабилизатора, когда VT находится в состоянии насы­щения, диод VD закрыт, через катушку L течет линейно возрастающий ток, и в но время происходит накопление энергии и заряд конденсатора С. Когда VT переходит в состояние отсечки, ток через катушку начинает уменьшаться, полярность напряжения на ней изменяется за счет самоиндукции, открывается диод, и катушка становится источником питания нагрузки. Затем процесс повторяется.

Постоянная составляющая напряжения на выходе зависит от соотношения времени запертого и открытого состояний транзистора VT.

Если Uвх увеличилось, то и Uвых в первый момент увелич. В этом случае УУ уменьшает длительность импульса, при котором транзистор VT открыт. В этом случае постоянная составляющая Uвых уменьшается, т.е. происходит его стабилизация.

(25)31.Обратноходовые импульсные стабилизаторы напряжения.

R1 и R2 – аттенюатор, С - фильтр, Uопор – источник опорного напряжения, DA – ОУ и схема сравнения, сравнивает Uопор и Uвых.

Обрат. Ход. ИС в качестве узла накопления энергии используется импульсный трансформатор.

+ – галь­ваническая развязка между источником входного напряжения и нагрузкой, и возможность получения нескольких выходных напряжений. Малый вес.

- – Генерирование импульсных и ЭМ помех

Обмотки трансформатора фазированы таким образом, что когда транзистор VТ находится в состоянии насыщения и через первичную коллекторную обмотку течет линейно нараст. ток, полярность напряжения на диоде обратная, и ток через вторичную обмотку не идет.

Когда VT переходит в состояние отсечки, полярность напряжения на вторичной обмотке изменяется, открывается диод, и через нагрузку начинает течь ток, который поддерживается зарядом конденсатора С.

Импульсный трансформатор может иметь не­сколько вторичных обмоток с соответствующим образом включенными диодами, и таким образом становится возможным получение двух и более Uвых.

Дата добавления: 2015-10-26