Материал: 832

35

В практических схемах необходимо обеспечить запас устойчивости по фазе зап не ниже 45 эл. град. При этом подъем KОС на частотах возможной генерации fгн и fгв (см. рис. 2.2) не превышает 3 дБ.

На тех частотах, где дополнительный фазовый сдвиг в петле равен радиан (180 эл. град.) и ООС превращается в ПОС, петлевое усиление должно упасть до величины, меньшей единицы (Т<0 дБ). Тогда самовозбуждения усилителя не произойдет.

Дополнительные фазовые сдвиги на верхних частотах возникают за счет постоянных времени транзисторов, на нижних частотах – за счет разделительных и блокировочных конденсаторов.

Для повышения устойчивости усилителя необходимо стремиться к тому, чтобы область частот, в которой проявляются искажения, вносимые какой-либо одной цепью, по возможности была удалена от тех областей частот, в которых проявляются искажения, вносимые другими цепями. Иначе говоря, необходимо разносить по величине постоянные времени, характеризующие искажения за счет каждой цепи. Если в усилителе одна из цепей приводит к искажениям, т.е. к уменьшению усиления, значительно раньше, чем остальные цепи, внося дополнительный фазовый сдвиг в петле 90 эл. град., то такой же дополнительный фазовый сдвиг за счет других цепей вносится на частоте, где петлевое усиление уже упало ниже единицы и усилитель не самовозбуждается.

До сих пор рассматривались обратные связи, создаваемые в усилителях специально. Но в усилителе могут быть и паразитные ОС, которые возникают в усилителе самопроизвольно и существенно ухудшают его работу.

Существует несколько видов паразитных обратных связей: а) паразитная связь между каскадами через цепи питания.

Такая связь обычно имеется в многокаскадном усилителе, питающемся от одного источника питания. Мощные оконечные каскады создают на внутреннем сопротивлении источника питания заметное падение напряжения от переменной составляющей тока. Это переменное напряжение попадает в цепи питания первых каскадов усиления, образуя нежелательные паразитные ОС. Для устранения такого вида ОС применяют развязывающие RC-

36

фильтры, как при сглаживании пульсаций напряжения в выпрямителе;

б) емкостные и индуктивные ОС возникают из-за нерационального монтажа, когда в многокаскадном усилителе выходные цепи усилителя расположены вблизи его входных цепей, что приводит к появлению заметной емкости и взаимной индуктивности между элементами входной и выходной цепей. Такие виды ОС устраняют рациональным монтажом и экранированием первых каскадов усилителя.

2.7 Пример расчета характеристик усилителя с ООС

Задание. Построить АЧХ, ФЧХ и переходную характеристики УПТ, операторный коэффициент передачи которого опре-

деляется выражением K(p) K0 , при введении частотно- 1 p

независимой ООС с коэффициентом передачи (p) . Решение. Требуемые характеристики УПТ с ООС построены

на рис. 2.4 и 2.5.

Сначала получим выражения и построим характеристики рассматриваемого усилителя до введения ООС.

Комплексный коэффициент передачи получим заменой оператора p на j :

Обычно вместо реальной ЛАЧХ строят лишь ее асимптоты (т.е. асимптотическую ЛАЧХ):

1) при 1 получаем уравнение низкочастотной асим-

птоты: K,дБ 20lgK0;

писать соотношение для оценки времени нарастания фронта импульса в виде

tф t0,9 t0,1 ln0,9 2,2 . 0,1

Если подставить в это выражение значение верхней граничной частоты в мегагерцах, получим значение времени нарастания фронта переходной характеристики в микросекундах.

Операторный коэффициент передачи УПТ при введении ООС определяется выражением

1 p

где KОС K0 – коэффициент усиления с ООС в рабочем диапа-

A

зоне частот;

ОС – эквивалентная постоянная времени усилителя с

A

обратной связью;

A 1 K0 – глубина ООС.

Анализ полученного выражения показывает, что наряду с уменьшением коэффициента передачи в А раз пропорционально глубине обратной связи уменьшилась постоянная времени. Во столько же раз расширяется полоса пропускания усилителя, уменьшается время нарастания фронта импульса, уменьшаются и фазовые сдвиги небольшой величины (при 1 ).