SPRZĘŻENIE ZWROTNE

Sprzężenie zwrotne W układach elektronicznych sprzężenie zwrotne polega na przekazywaniu części sygnału wyjściowego (sygnał zwrotny) z wyjścia układu na jego wejście, gdzie sumuje się on z sygnałem wejściowym, zmieniając właściwości układu. Współczynnik sprzężenia zwrotnego: Wzmocnienie wzmacniacza bez sprzężenia: Sygnał sprzężenia zwrotnego Wzmocnienie układu ze sprzężeniem zwrotnym:

Sprzężenie zwrotne Sprzężenie zwrotne zmienia wartość wzmocnienia: |1-ßK| > 1 to |Kf| < |K| następuje zmniejszenie wzmocnienia – sprzężenie ujemne |1-ßK| < 1 to |Kf| > |K| następuje zwiększenie wzmocnienia – sprzężenie dodatnie |1-ßK| ≈ 0 to wzmacniacz będzie generował drgania (generator ze sprzężeniem zwrotnym) Jeżeli: K jest b. duże to: o parametrach układu decyduje człon sprzężenia zwrotnego

Sprzężenie zwrotne Rodzaj i właściwości sprzężenia zwrotnego zależą od: sposobu pobierania sygnału z wyjścia Sprzężenie napięciowe – sygnał zwrotny proporcjonalny do napięcia wyjściowego Sprzężenie prądowe – sygnał zwrotny proporcjonalny do prądu wyjściowego sposobu dostarczania sygnału na wejście Sprzężenie szeregowe – sygnał sprzężenia wprowadzany jest szeregowo z sygnałem wejściowym Sprzężenie równoległe – sygnał sprzężenia wprowadzany jest równolegle z sygnałem wejściowym

Sprzężenie zwrotne NAPIĘCIOWY - SZEREGOWY PRĄDOWY - SZREGOWY NAPIĘCIOWY - RÓWNOLEGŁY PRĄDOWY - RÓWNOLEGŁY

WE WZMACNIACZACH STOSUJE SIĘ GŁÓWNIE UJEMNE SPRZĘŻENIE ZWROTNE Sygnał sprzężenia zwrotnego XS ma fazę przeciwną niż sygnał wejściowy Xwe Sygnał sterujący wzmacniaczem Xr = Xwe – XS jest mniejszy od Xwe WAŻNIEJSZE ZALETY UJEMNEGO SPRZĘŻENIA ZWROTNEGO: Zmniejszenie wrażliwości układu na zmiany parametrów elementów, warunków zasilania, czynników zewnętrznych Zmniejszenie zniekształceń nieliniowych, zakłóceń, szumów Możliwość zwiększenia pasma przenoszenia wzmacniacza i kształtowania charakterystyk częstotliwościowych Możliwość zmiany impedancji wejściowej i wyjściowej Zalety te są okupione: zmniejszeniem wzmocnienia zmniejszeniem stabilności układu w pewnych zakresach częstotliwości

Sprzężenie zwrotne Szeregowe ujemne sprzężenie zwrotne: zmniejsza wzmocnienie napięciowe nie zmniejsza wzmocnienia prądowego powoduje wzrost impedancji wejściowej Równoległe ujemne sprzężenie zwrotne: zmniejsza wzmocnienie prądowe nie zmniejsza wzmocnienia napięciowego zmniejsza impedancję wejściową Napięciowe ujemne sprzężenie zwrotne: zmniejsza impedancję wyjściową Prądowe ujemne sprzężenie zwrotne: powoduje wzrost impedancji wyjściowej

Ujemne sprzężenie zwrotne Parametr SPRZĘŻENIE NAPIĘCIOWE PRĄDOWE SZEREGOWE RÓWNOLEGŁE Ku maleje bez zmian Ki Zwe wzrasta Zwy

WZMACNIACZE OPERACYJNE

Wzmacniacz operacyjny WZMACNIACZ OPERACYJNY – wzmacniacz prądu stałego o sprzężeniach bezpośrednich, charakteryzujący się b.dużym wzmocnieniem i przeznaczony z reguły do pracy z zewnętrznym obwodem sprzężenia zwrotnego (właściwości tego obwodu decydują w głównej mierze o właściwościach całego układu). Większość WO posiada: symetryczne (różnicowe) wejścia, niesymetryczne wyjście Konwencja oznaczeń: Wszystkie sygnały (parametry) wejściowe są z indeksem „I” np. UI , II , RI ... (wejście = input) Wszystkie sygnały (parametry) wyjściowe są z indeksem „O” np. Uo , Io , Ro ... (wyjście = output) Wszystkie sygnały (parametry) różnicowe są z indeksem „d” np. Ud , , RId ... (różnica = difference) Wszystkie sygnały (parametry) wspólne są z indeksem „c” np. Uc , , RIc ... (wspólny = common)

Wzmacniacz operacyjny Sygnał doprowadzany między wejścia WO jest sygnałem różnicowym Napięcie wyjściowe jest proporcjonalne sygnału różnicowego, czyli do różnicy napięć wejściowych

Idealny wzmacniacz operacyjny Właściwości idealnego wzmacniacza operacyjnego: nieskończenie duże wzmocnienie napięciowe przy otwartej pętli sprzężenia zwrotnego: Au  nieskończenie duża wejściowa impedancja zarówno różnicowa jak i pomiędzy każdym wejściem i masą: RI   impedancja wyjściowa równa zeru: Ro  0 nieskończenie szerokie pasmo przenoszenia częstotliwości: f  napięcie wyjściowe równe zeru przy równych napięciach wejściowych: Uo = 0 gdy UI+=UI- zerowy prąd wejściowy: II+=II-=0 nieskończenie duży dopuszczalny prąd wyjściowy: Io   nieskończenie duże tłumienie sygnału współbieżnego: CMRR   niezmienność parametrów pod wpływem temperatury. Oczywiście wszystkie te właściwości nie są osiągalne ale upraszczają analizę wzmacniaczy i stanowią wyznacznik do osiągania najlepszych parametrów produkcyjnych wzmacniaczy.