Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология
Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии


Усилители переменного напряжения на базе ОУ.



Рассмотренные нами усилители на базе операционного усилителя (ОУ) являются усилителями постоянного напряжения. Но если отказаться от усиления постоянного напряжения и применить навесные разделительные конденсаторы, то можно строить усилители переменного напряжения. Их преимущества: уменьшение сдвига нуля .

Рисунок 2.19 Усилители переменного напряжения на базе ОУ

Разделительные конденсаторы целесообразно включать на входе. В случае неинвертирующего усилителя после конденсатора С2включается резистор R2 (схемы б, в)для пропускания на “землю”( ) постоянного входного тока.

Во всех трёх схемах 100% ООС по постоянному напряжению создаётся благодаря наличию конденсатора С1.Поэтому ЭДС смещения операционного усилителя передаётся на его выход, как и в неинвертирующем повторителе т.е. без усиления:

Если выбран так, что второе слагаемое во втором и третьем уравнениях обращается в нуль, то вместо него следует взять .

Для первой схемы (а) нижняя частота определяется постоянной времени:

Усилители переменного напряжения имеют преимущество - они могут применяться с одним .

 

Тема 2.3 Устойчивость усилителей с обратной связью и способы ее обеспечения

Раздел 2.3.1 Устойчивость АЭУ с отрицательной обратной связью (Лекция 17, 2 часа)

Учебные вопросы:

1. Баланс амплитуд и баланс фаз

2. Критерии устойчивости Найквиста

 

 

Устойчивость работы усилителей с ООС

 

Если цепь обратной связи (ОС) разорвать и в разрыв подать , которое пройдёт по цепямусилителя, цепям ОСи на выходных зажимах создастся напряжение (рис 6.1).

 

Рисунок 2.20

Коэффициент передачи этой цепи – коэффициент петлевого усиления (возвратное отношение):

Разность F=1-Tназывается возвратной, а её модуль – глубиной связи.

Построим по формуле T+F=1векторную диаграмму (рис 2.21), на которой проведём окружность радиуса

 

 

Рисунок 2.21 Векторная диаграмма

 

Если на данной частоте точка В(конец вектора петлевого усиления) лежит внутри окружности, тоF< 1и связь ПОС (положительная ОС), а если вне окружности тоF> 1и связь ООС (отрицательная ОС).Эта окружность называется окружностью граничной обратной связи (ОС). Частоту, на которой полный фазовый угол , а коэффициент петлевого усиления , мы не рассматриваем т.к. на ней будет самовозбуждение т.е. усилитель превратится в автогенератор.

Автогенерация в усилителях с обратной связи (ОС) возникает при одновременном выполнении на некоторой частоте двух условий:

1. Баланс амплитуд: петлевое усилениеТ = 1;

2. Баланс фаз: полный фазовый сдвиг петлевого усиления равен 0 или 360°; (ПОС)

Обычно усилители охвачены ООС. В этом случае на средних частотах полный фазовый сдвиг петлевого усиления . На нижних и верхних частотах появляются ещё частотно-зависимая составляющая (особенно за пределами граничных частот) суммарного фазового сдвига (особенно за пределами граничных частот) и тогда:

Тогда условие ‘’ 2 выполняется при .

Если усилитель самовозбуждается, то он загружен собственными колебаниями. Усиливаемый сигнал на их фоне трудноразличим, поэтому самовозбуждение усилителя недопустимо.

 

Критерии устойчивости Найквиста и Боде. Запасы устойчивости.

Для выяснения устойчивости усилителя с обратной связью (ОС)используют частотные критерии Найквиста и Боде, указывающие, указывающие как сделатьусилителя с обратной связью(ОС)устойчивым.

Критерий Найквиста – усилитель, устойчивый при разомкнутой петли обратной связи будет устойчив и при замкнутой петле ОС, если годограф вектора петлевого усиленияТ(кривая, на которой проходит на комплексной плоскости конец вектора Т ) не охватывает точку 1, 0, называемую критической.

а) б) в)

Рисунок 2.22 Устойчивость усилителя с ОС. Критерий

Найквиста

а) годографТне охватывает критическую точку, ни на одной из частот одновременно выполнения баланса фаз и амплитуд не получается, поэтому самовозбуждение невозможно.

б) изменим частоту так, чтобы полный фазовый сдвиг петлевого усиления . Тогда T> 1.На этой частоте возникнут автоколебания. => Годограф начинается и заканчивается в начале координат. В УПТ для получения замкнутого годографа . Изменение знака частоты Найквиста для УПТ является симметричным относительно реальной оси.

в)усилители с обратной связью (ОС)называется условно устойчивым: годограф пересекает действительную ось за пределами критической точки, но не охватывает её (применяется для реализации глубокой ООС).

Ввиду возможной неточности резисторов годографа вектора и его деформации в процессе эксплуатации усилителя предусматривается запас устойчивости, чтобы годограф не подходил близко к критической точке.

Здесь – запас по фазе, x запас по модулю(дБ).

Один из способов: в пределах некоторого сектора годограф не выходил за пределы окружности радиуса .

Для усилителей на дискретных элементах: .

Для усилителей на ИМС: .

 

Рисунок 2.23 Запасы устойчивости

Критерий устойчивости Бодевытекает из критерия Найквиста и основывается на АЧХ и ФЧХ петлевого усиления. Частота, на которой петлевое усиление Т=1, называется критической ( ). Если на ней , то усилитель с ООС устойчив.

На частоте запас по фазе .

Рисунок 2.24 Устойчивость усилителя с ОС. Критерий

Устойчивости Боде

Если зависимость построить в виде ЛАЧХ, которая для верхних частот подстроена, то определяется точкой пересечения с осью частот ЛАЧХ: . Обычно бывает, что известна ЛАЧХ не всей петли, а только усилителя без обратной связи . Тогда целесообразно представить:.

На критической частоте:

Т=1; ; ;

где сдвиг фазовой асимптоты ЛАЧХ ;

сдвиг фазовой асимптоты ЛАЧХ ;

Следовательно, фазовый сдвиг определяется разностью наклонов к горизонтали двух ЛАЧХ.

Критерий Боде: если горизонтальная прямая (если ОС является частотно-независимой => – горизонтальная прямая) пересекает график на участке единичной крутизны его спада (20 дБ/дек ), то усилитель с обратной связью устойчив, а если на участке двойной крутизны, то неустойчив. Однако если (критическая частота) превышает частоту второго полюса менее, чем на декаду, то и усилитель устойчив.

 

Раздел 2.3.2 Коррекция ОУ (Лекция 18, 2 часа)

Учебные вопросы:

1. Простейшая коррекция ОУ

2. Коррекция ОУ с RC-цепью

3. Коррекция ОУ с фазовым опережением

 

 


Поделиться:



Популярное:

  1. Автоматическое ограничение повышения напряжения.
  2. Алгоритм расчета разветвленных цепей переменного тока методом проводимости
  3. В каких электроустановках можно использовать контрольные лампы в качестве указателей напряжения?
  4. В каких электроустановках при пользовании указателем напряжения необходимо надевать диэлектрические перчатки?
  5. В четырехпроводной трехфазной цепи произошел обрыв нулевого провода. Изменятся или нет фазные и линейные напряжения.
  6. Возрастающая отдача от переменного фактора
  7. Выберите сталь обладающей высокой сопротивляемостью к износу и контактным напряжениям для изготовления деталей подшипников качения?
  8. Выбор рабочей точки биполярного транзистора и ознакомление с режимами усиления переменного напряжения классов A, B, AB и D
  9. Выбор трансформатора напряжения.
  10. Выключатели переменного тока высокого напряжения
  11. ВЫПРЯМИТЕЛИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА
  12. Выпрямитель-регулятор напряжения


Последнее изменение этой страницы: 2016-03-25; Просмотров: 2088; Нарушение авторского права страницы


lektsia.com 2007 - 2024 год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! (0.02 с.)
Главная | Случайная страница | Обратная связь