9zip.ru - технологии для людей
9zip.ru Инструкции Недостатки усилителей с отрицательной обратной связью

Одной из причин изобретения ООС была необходимость получения плоской АЧХ (амплитудно-частотной характеристики) для усилителей, используемых в системах многоканальной телефонной связи осуществляемой по одной паре проводов. Другой причиной являлось то, что при росте полосы сигнала росли потери в кабеле телефонной линии, а это приводило к необходимости размещать на трассе протяженностью в 2500 км до трех тысяч (!) усилителей.

Применение ООС с успехом решило данные насущные проблемы. Во-первых, за счет нее была обеспечена плоская АЧХ для передачи широкополосных сигналов, а во-вторых, благодаря тому, что ООС уменьшает выходное сопротивление усилителей, были снижены потери сигнала и сторонние помехи, наводимые в проводах телефонных линий…

Безусловно, что названные свойства этой ОС (отрицательной по определению) полностью оправдывают ее применение в устройствах дальней телефонной проводной связи и в устройствах автоматики, где вполне достаточным условием является получение просто малой амплитуды новых составляющих на выходе усилителей. Однако, что касается области звукотехники, то характерной и весьма неприятной особенностью ООС является то, что ее использование (даже самое правильное и грамотное!) не решает проблемы форматных искажений. То есть уменьшить КФИ за счет этой ОС невозможно, так как она снижает только КГ и КИ вследствие того, что уменьшает собственно только амплитуду нелинейности передачи напряжения усилителем, но не исправляет ее характер!!!

Чтобы показать это рассмотрим структуру классического инвертирующего усилителя с ООС. Выходной сигнал сравнивается с входным сигналом в сравнивающем устройстве Y, которое на представляет собой цепь из двух последовательно включенных резисторов R1 и R2. При этом в точке их соединения, к которой подключен инверсный вход усилителя A, действует сигнал U/, который является некоторой частью входного сигнала Ue, но несколько измененного из-за воздействия на него Ua отличающегося по форме от Ue. Собственно этот-то сигнал U/ (а не “виртуальная земля”) и усиливается усилителем A.

Таким образом, очевидным является то, что за счет действия ООС изменяется U/. Причем так, что при отклонениях КU = (К ± ?К) ? const получают Ua/Ue = U/KU ? const. То есть любому отклонению КU соответствует определенное изменение U/, значением которого, а не непосредственно значением KU, фактически и управляет ООС - U/ = Т1Ue/АООС (то же происходит и в неинвертирующем усилителе, у которого U/ = Т2Ue – Т2Ue/АООС). Сама же причина, - нестабильность КU, приводящая к Ua/Ue ? const, - не устраняется. Уменьшается лишь нестабильность значения коэффициента передачи в целом всего усилителя охваченного ООС : КООС = T1KU/(1 + BKU).

В представленных выше уравнениях и формуле определения КООС присутствуют следующие индексы:

Т1 - коэффициент передачи входного сигнала Ue на инверсный вход усилителя, который определяют как: R2/(R1 + R2).

Т2 – коэффициент передачи входного сигнала Ue на прямой вход усилителя. Определяют Т2 аналогично Т1, но к расчету принимают значения сопротивлений резисторов аттенюатора, включенного на прямом входе усилителя. В частности у неинвертирующего и дифференциального усилителей (при отсутствии аттенюатора на прямом входе, то есть при непосредственной подаче на него Ue, коэффициент Т2 равен единице).

B - коэффициент передачи выходного сигнала Ua по цепи ОС, который определяют как: R1/(R1 + R2) (в неинвертирующем усилителе определяют аналогично).

Необходимость введения в общепринятую формулу расчета КОС нового коэффициента “Т” вызвана тем, что не только выходное напряжение (Ua), но и входное напряжение (Ue) уменьшается в делителе напряжения являющемся цепью сравнения Ua с Ue, функции которой выполняют последовательно включенные резисторы R1 и R2 цепи ООС.

Таким образом, при ООС амплитуда нелинейности передачи напряжения усилителем уменьшается пропорционально глубине этой ОС - АООС = (1 + ВКU), которая, изменяясь, лишь “подстраивается” под нестабильность КU, стремясь обратно пропорционально изменить U/. То есть характер регулирования U/ остается линейным при нелинейном характере зависимости КU от Ue. Как следствие, это лишь в целом уменьшает амплитуду нелинейности, но не исправляет ее характер. В математическом представлении это видится в том, что во сколько бы раз в общей сложности не уменьшали значения чисел в числовом ряду, соотношение их останется неизменным (например, см. преобразования ряда Фурье применительно к ООС…). Иначе говоря, при снижении амплитуды нелинейности уменьшается только лишь ее масштаб. И это в лучшем случае. В действительности же вместе с уменьшением масштаба нелинейности характер ее несколько ухудшается – возникают еще большие изломы характеристической зависимости значения КГ от отдаваемой усилителем мощности Р и частоты F.

Таким образом, при ООС значение КГ имеет ту же нелинейную зависимость, если не считать того, что при увеличении глубины ООС кривая приобретает еще и дополнительный излом в области малой отдаваемой мощности УМЗЧ и в области высоких частот. Обусловлено это падением значения KU в этих областях и соответственно уменьшением глубины ООС. В сильно сигнальной области дополнительный излом кривой зависимости КГ может иметь место из-за уменьшения h21 транзисторов при увеличении Iэ(Iк). Соответственно тоже при снижении глубины ООС.

Подобная нелинейная зависимость КГ (она косвенно отображает нелинейность АХГ и АЧХГ) свойственна всем усилителям с ООС, которые имеют большое значение КФИ. То есть нелинейная зависимость значения КГ от P и F как раз таки является следствием форматных искажений новых гармоник.

Если снова обратиться к сопоставлению ламповых и транзисторных УМЗЧ, то выясняется, что только благодаря меньшей крутизне излома вольтамперной характеристики ламп, и, как правило, меньшей глубине ООС, у ламповых усилителей КФИ значительно меньше. Вообще же, надо сказать, что у ламп кривая вольтамперной характеристики имеет более постоянную крутизну (кривизну) излома. Тогда как у транзисторов она имеет экспоненциальную (“антилогарифмическую” или квадратичную зависимость). Именно из-за такой формы непостоянства крутизны (кривизны) излома вольтамперной характеристики транзисторов, у транзисторных УМЗЧ порядковое число гармоник значительно больше, чем у ламповых.


14 нравится? 4


05.10.2015 © 9zip.ru
Авторские права охраняет Роскомнадзор

Понравилась статья?
Екатерина говорит:
поделись с друзьями!

Хочешь почитать ещё про инструкции? Вот что наиболее популярно на этой неделе:
Советы по доработкам усилителя Амфитон
Резонансные усилители, управляемые напряжением и током
Триодный усилитель 6Н7С и 6Н8С



Есть вопросы, комментарии? Напиши:

Имя
Комментарий
Длина текста:
число с картинки
Правила прочитал(а)
Как вставить картинку в свой комментарий?

Пользовательские теги: уменьшение глубины оос ачх отрицательной обратной связи усилителя [ Что это? ]

Дальше в разделе Инструкции: Форматные искажения, Как выяснилось, многим оказывается непонятным, что такое Форматные искажения в усилителях мощности звуковой частоты. Причина этого кроется в том, что осмыслению нового очень сильно мешают догмы и сложившиеся ложные стереотипы. Поэтому проведем небольшой экскурс по тем учениям, которые не соответствуют действительности и на которые опираются инженеры, не имеющие интеллектуальных резервов для того, чтобы разобраться в том принципиально новом, что выходит за рамки их стереотипного мышления.

Главная 9zip.ru База знаний радиолюбителя Контакты
Девять кучек хлама:

Радиотехника, электроника и схемы своими руками Ремонт домашней электроники Виртуальный музей старых радиодеталей XX века Ламповый звук hi-end и ретро электроника Катушки Теслы Радиодетали и модули с Aliexpress Интернет и сети, компьютеры и программы Категория свободна Инструкции


Дайджест
радиосхем

Новые схемы интернета - в одном месте!

 17.6 IPS дисплей на ILI9488
 6.6 Игра «Змейка» на графическом дисплее
 6.6 Электрический обогреватель Ballu Plaza Ext ...

Задай вопрос радиолюбителям!


11.6 Древняя трухлявая опора угрожает упасть на крышу ...
1
4.3 Есть старая эпоксидка, двухкомпонентная, ...
4
2.6 китайский блок питания MAISHENG DC POWER SUPPLY ...
1