Основные параметры и характеристики усилителей

⇐ ПредыдущаяСтр 2 из 2

Работу усилителей принято оценивать рядом показателей и характеристик.Коэффициент усиления. Коэффициентом усиления называется отношение вых велич,характеризующей уровень сигналов, к входной величине. Вкачестве таких величин могут употребляться напряжение, ток или мощность. В соответствии с этим вводят понятие коэффициента усиления по напряжению KU , по току K I или по мощности K P .Коэффициентом усиления по напряжению (току) называется отношение выходного напряжения (тока) к входному напряжению (току)

(общ схема усил) (коэф усил)

Входное и выходное сопротивления.

Под входным сопротивлением усилителя понимается сопротивление между входными

клеммами при подключенной нагрузке на выходе Входное сопротивление

усилителя является нагрузкой для источника сигнала, поэтому от ее величины зависит мощность, потребляемая усилителем от источника сигнала. (Продолжение 10) Выходным сопротивлением усилителя называется сопротивление между выходными клеммами при подключено источнике сигнала на входе:

Билет №15

15.1 Метод узл.U.

Узлов-и U наз-я U рассм-го узла относ-но опорного. В данной схеме в кач-ве опор-го выбран узел 0; в ней имеется два узловых напряжения: U10 и U 20. Для ветвей, подключ-х к опор-у узлу, U ветвей совпад-т с узл-ми:

U ветвей, вкл-х м/у независ-ми узлами (ветвь Y3) выраж ч/з узл-е U. Для контура 1 – 2 – 0 ур-ие 2 з-а К-фа:

Ток 1го генер-а:Iг1=Е1Y1,ток 2го ген-ра: Iг2=E2Y5

Узл провод-ть=∑ провод-ей элем-в, вкл-х м/у незав-ми узл-и. В рассм-ой сх имеются 2узл провод-ти:

Общ провод-ми наз-т пров-ти элем-в, вкл-х м/у незав-ми узл-и:

Урав-ие 1го з-а К-фа для уз 1:

или, принимая во вним введ-е велич узл и общ провод-ей *:

Ур-ие для узл 2 можно выраз: или*

Из сист 2х независ-х ур-ий * и * наход-ся иск-е узл U10 и U 20 .

Общ.правило: При усл., что напр-я токов, сход-ся в узле, совпад-т с направ-ми узл-х U, в левой части ур-я для каждого независ-го узла сумм-ся: а) произвед-е узл-го U на узл-ю провод-ть – с “+” знак и б) произв-е узл-х U смежных узл на соответ-ие провод-ти; они берутся со зн “-”, если узл U данного и смеж-х узл направ-ны один-во по отнош-ю к опорн-у узлу, и с “+” зн, если по отнош-ю к опор-у узлу они направ-ы противопол-о. В прав части ур-ия запис-ся алгебраич сумма I генер-ра, подключ-х к данн-у независ-му узлу; если узл U направ к опор-у узлу, I ист-ка, направ-ый к незав-му узлу берется со зн “+”; если же узл U напр-но от опор-о узла, то “+” счит-я I ист-ка, отход от независ-го узла.

Анализ лин-х цепей при гарм-м возд-ии.

Задача ан-за цепи закл-ся в опред-ии I (или U) всех ее ветвей. Число ветвей, сост-х иссл-ую цепь= p, а кол-во узл в сх q. Одним из узлов схемы наз-м опор-м. Ост-ые узлы- независ-е. Число независ-х узлов m=q-1. Если цепь имеет >1го узла, то элем-т или группа послед-но соед-х элем-в, кот-е вкл-ы м/у 2я узлами, наз-т ветвью цепи. Контуром наз-т совок-сть элем-в, образ-х замкн-й путь I. Графы электр-х цепей: на графе любой элем-т-2хпол-к отображ-т отрезком линии, который наз-ся ребром. Зажимы эл-та обознач точками, кот-е наз-ся верш-ми графа. Граф представ-т собой совок-ть вершин, кот-е соед-ы м/у собой ребрами. Главным деревом (дерево графа) наз-ся часть его, включ-я все узлы, но не содерж-я ни 1го контура. Глав-я ветвь графа – соед-ый элем-т, добав-е кот-го к дереву обр-т замкнут контур. Контуры, содерж-е по одной гл ветви, назыв-ся незав-ми. Так.обр-м число незав-х конт-в n равно колич-ву гл-х ветвей nгл. Кажд-у дереву графа соотв-ет своя сист гл-х ветвей и свое сочет-е незав-х конт-в.

Незав-е узлы – это те, для кот-х м. б. сост-ы незав-е ур-ия на основе 1го з-а К-фа.

Для незав-ти ур-ий дост-но, чтобы каждый послед-ий контур отлич-я от предыд-х конт-в хотя бы одной новой ветвью. Этому треб-ию удовл-т конт-ы, образ-е добавл-м гл-х ветвей к дереву. Незав-е контуры – это те, для кот-х м. б.сост-ы незав-е ур-ия 2з К-фа.

RC-ген-р с мост Вина. В ней цепь “+” ОС вкл м/у вых и неинверт-м вх ОУ. М В предст-т собой част-но-избират-ю послед-но-парал-ую RC-цепь, сост-ю из 2х емк С и 2х сопр R . Компл-я част-я хар-ка опр-я:

Тогда :

АЧ и ФЧ хар-ки для м. Вина:

Част-у генерации ω0 найдем из усл бал-са фаз. Т.к ОУ явл-я неинв-м, то для м Вина φ(ω0)=0, т.е.

Модуль коэф передачи м Вина на част-е ω=ω0:

для выпол-я бал-а ампл-д самовозб-е автоген-ра обеспеч-ся при коэф ус-я усилителя :

(продолжение 10)

Знание Z вых и Z вх позволяет правильно согласовывать усилитель с ис-точником сигнала и с последующим каскадом.Амплитудно-частотная и фазо-частотная характеристики Усиление сигнала, как правило, сопровождается искажениями его формы. Поэтому усилитель характеризуется не только коэффициентом уси-ления, но и мерой искажений выходного сигнала по сравнению с входным.Искажения делят на линейные и нелинейные искажения.Линейные искажения обусловлены наличием в усилителе реактивныхэлементов, сопротивления которых зависят от частоты. Из-за этого отдельные гармонические составляющие сложного входного сигнала усиливаются неодинаково, нарушается их взаимный фазовый сдвиг относительно друг друга, форма сигнала искажается. Линейные искажения оценивают с помощью амплитудно-частотных и фазо-частотных характеристик.Поскольку коэффициент усиления по напряжению (току) в общем случае является комплексной величиной, то можно записать

где K (w) - модуль коэффициента усиления, φ(w) - аргумент коэффициента усиления.Под АЧХ усилителя понимают зависимости модуля коэффициента усиления от частоты сигнала Фазочастотной характеристикой усилителя называется зависимость фазового сдвига выходного гармонического колебания относительно входного при изменении частоты.

Билет№14 Обратная связь – в усилительном устройстве связь, обесп-щая передачу сигнала или части его из его вых-ой цепи во вх-ную цепь. Сущ-ет два вида ОС: внутр. и внеш. ОС. При внутр. ОС часть вых-ого напряж-ия или тока проникает на вход усил-ля за счет внутр-их цепей актив-х эл-тов. Подобные внеш. ОС наз-ют паразитными. Для исклю-ния паразитных ОС применяют след-щие методы: рацион-ое расп-жение деталей, экранир-ние. Разбиение на секции и т.д. При специально созд-ной внеш. ОС напряж-ие и ток поступает на вход усил-ля за счет введ-ия доп. элек- тронных цепей. Такая ОС исп-ся для стабил-ции коэфф. усиления, уменьш-ия искаж-ий усил-емого сигнала (рис. Структурная схема усилителя с ОС)

Усилитель обладает коэффициентом усиления K ̅ , а цепь ОС коэффициентом передачи по напряжению (гамма с чертой) , S- некоторая величина, хар-щая электрические сигналы.В наиболее общем случае К с чертой и гамма с чертой – компл-ные коэфф. передачи. Высшие гармоники сигн-а возн-ют из-за нелин-сти вх-ых и вы-ых хар-тик транзисторов усилителя. Чем больше ампл-да сигналов, тем сильнее сказ-ются нелин-сти и тем больше уровень выс- ших гармоник. Поэтому осн-ым ист-ком нелин-ых искаж-ий в усил-ле явл-ся вых-ные каскады, где ур-нь сигн-а макс-лен. Отриц-ная обр. связь широко исп-ся также для улуч-ния амплитудно-частотных хар-тик усил-лей. Она позволяет расширить полосу пропускания, что обесп-ает умень-ние част-ых искаж-ий сигналов сложной формы. Классификация ОС.1) послед-ная ОС по напряж-ию 2) послед-ная ОС по току 3) параллельная ОС по напряжению 4) параллельная ОС по току (рисунки слева на право 1)последовательно-параллельная ОС 2)Последовательно-последовательная 3) Параллельно-последовательная 4) Параллельно-параллельная

Основные расчетные соотношения для усил. с ОС. 1)(схема)Послед-ная ОС по напряж-ию ( прямуог-нике эквив. Схема усилителя)(R1 и R2 цепь обр. связи) Видно, что (формулы) (после формул) следует, что Отриц.ОС уменьшает коэф. Усиления в F=1+gK_U раз

2)(схема)Послед. Обр связь по току. Наличие ООС по току приводит к стаб-ции вых-ного тока, что эквив-тно увел-нию вых-ого сопр. усилителя с обр. связью. Можно показать, что R_вых.ос= R_вых+R_осK_Uxx 3)Параллельная ОС по напряжению Видно, что сигнал обр. связи в данной схеме пропорц-лен вых-ому напряж-ию, а на входе схемы происходит алгебр-ое сумми-ние токов. В том случае, когда U_вх<< U_вых , имеем

4)Параллельная обр. связь по току Из схемы видно, что (формулы до Y`) суммируя входные токи, получаем ( c I`) Следует, что коэф Усил-ия по току умень-тся в F=1+gK₁раз.

Дейс-ие тока обр. связи парал-ного типа I_ос приводит к увел-нию вх-ой проводимости усил-еля с обр. связью Пример: Эмиттерный повторитель (послед. ОС по напряж.) (рис. Слева электрич-ая схема ЭПовт.)(рис. Справа эквив. Схема ЭП) Основные расчетные соотношения (формулы) У ЭП R1=0 R2=RЭ γ=1 Коэф. Усиления с обр. связью K_oc=K_u/(1+ K_u)=1 Вх. Сопр. с обр. связью R_вх.ос=R_вх(1+ K_u₎Вых сопр. R=R/(1+ K_u)

(Продолжение 14 билет)LC генератор. Усил-ель автогенератора охвачен двумя цепями ОС. Баланс ампл-уд устан-тся цепью отриц-ой ОС, содержащей резисторы R1 и R2. С ее помощью задается необх-ый коэф. усиления собственно усилителя K=R₂/R₁. Баланс фаз обесп-тся цепью полож-ой ОС, состоящей из послед-но включенных резистора R и паралл-ого колеб-ого контура. Коэф. передачи цепи полож-ой ОС определяется формулой: B=R₀/( R₀+R). Где R₀ резонансное сопр. паралл-ного контура. На основании 1-го з-на Кирх. запишем уравнения токов для неинвертирующего входа (арг. t у функции тока и напряжения здесь и далее опущен для упрощ.) i_вх – i_c – i_R – i_L = 0 Поскольку в идеаль-м ОУ i_вх=0 , то i_c + i_R + i_L = 0 Выразим эти токи через соответствующие им напряжения Введем изв. Соотн. U_вх=U_вых/К Тогда, после диффер-ния по времени и несложных преобра-ний, урав-ие примет вид: Поделив все члены формулы на С,запишем где - резонансная частота контура. Обозначив эквивалентный коэффициент затухания как a=(1-К)/2RC получим дифф-ное уравн-ие, описывающее колеб-ый процесс в рассматриваемом автогенераторе: При работе автогенератора возм-ны три спец-ских случая 1. α=0, (К=1). Генерируется вых-ое напряж. с пост-нной амплитудой и частотой 2. α<0,K>1 Возникают выходные колебания, амплитуда которых нарастает по экспоненциальному закону 3. α>0,K<1 Амплитуда выходных колебаний генератора затухает по экспоненциальному закону

Дата добавления: 2018-04-04; просмотров: 214; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 12

Мы поможем в написании ваших работ!