Частотные и фазовые искажения

Влияние ООС на искажение сигнала

Выходное сопротивление усилителя с ООС

Входное сопротивление усилителя

Входное сопротивление усилителя зависит от способа подачи сигнала обратной связи ко входу усилителя.

Рассмотрим усилитель с последовательной ООС.

Без обратной связи R_вх=U₁/I₁=U₁/I_вх .

С отрицательной ОС R_{вх о.с}=U_вх/I_вх=U_вх/I_вх .

Учитывая, что U_вх=U₁+U_о.с=U₁(1+cK_u), получим

R_{вх о.с}= U₁(1+cK_u)/I₁=R_вх(1+cK_u).

Входное сопротивление возрастает в (1+cА) раз, так в этой схеме при одном и том же входном токе, а значит, и напряжении U₁, значение входного напряжения U_вх больше, чем без обратной связи.

Усилитель с параллельнойООС.

В этой схеме входной ток I_вх=I₁+I_о.с больше, чем без обратной связи.

Если R_вх=U₁/I₁=U_вх/I₁ , то R_{вх о.с}=U_вх/I_вх=U_вх/I₁(1+cА)=R_вх/(1+cА).

Входное сопротивление уменьшается в (1+cА) раз.

Входное сопротивление не зависит от способа получения сигнала ОС: по напряжению или по току.

 

Выходное сопротивление усилителя с ООС зависит от способа получения сигнала связи.

Усилитель с ООС по напряжению

При изменении тока нагрузки изменяется выходное напряжение:

DU_вых=DI_нR_вых.

По петле ОС изменение DU_вых создает компенсирующее слагаемое

DU_{вых о.с}=DI_нR_вых-cK_uDU_{вых о.с}, откуда

DU_{вых о.с}=DI_нR_вых/(1+cK_u)= DI_нR_{вых о.с}.

Следовательно, выходное сопротивление усилителя уменьшается:

R_{вых о.с}= R_вых/(1+cK_u).

 

Усилитель с ООС по току

При изменении тока нагрузки DI_вых=DU_вых /R_вых в петле ОС появляется противодействие:

DI_{вых о.с}=DU_вых /R_вых – cKDI_{вых о.с}, откуда

DI_{вых о.с}=DU_вых /R_вых(1+cK)= DU_вых /R_{вых о.с}, то есть выходное сопротивление усилителя увеличивается R_{вых о.с}= R_вых(1+cK).

Выходное сопротивление не зависит от способа подачи сигнала ОС ко входу усилителя.

 

7.3.1. Нелинейные искажения

Амплитуда гармоники на выходе усилителя пропорциональна амплитуде сигнала:

U_вых=U_{вых.сигн}+U_вых.n ,

причем U_вых.n=n U_{вых.сигн} , где n - коэффициент гармоник.

В схеме с ООС выходное напряжение паразитной гармоники при том же выходном сигнале будет уменьшено:

U_вых.n=n U_{вых.сигн}- cKU_вых.n

U_вых.n=n U_{вых.сигн}/(1+cK)

Это равносильно уменьшению коэффициента нелинейных искажений

n_о.с=n/(1+cK)

Аналогично происходит ослабление помех, которые появляются в усилителе по паразитным каналам, например, по цепям питания (“фон”).

 

Приведенная АЧХ усилителя с ООС.

 

M_о.с(w)=K_о.с(w)/K_0.о.с=

Так как на любой частоте <= K₀ , то М_о.с(w)³М(w) , т.е. АЧХ равномерна в более широкой полосе частот. Это лучше оценить по величине потерь 1 – М (w):

I-М_о.с(w)=(1- М(w))/(1+cK(w)).

Полоса частот расширяется во столько раз, во сколько уменьшается усиление.

Аналогично уменьшается дополнительный фазовый сдвиг

Dj_о.с(w)=Dj(w)/(1+cK(w)).

И ФЧХ становится ближе к линейной.

На практике применяют не только частотно независимую ООС, т.е. c(w)=c=const, но и частотно зависимую ООС, при которой c зависит от w. Это позволяет получить желаемую форму АЧХ усилителя, т.к. при глубокой ООС (cK_u>>1)

K_u(jw)»1/c(jw).