обратная связь в аудио устлителях

История и концепция обратной связи • Обратная связь была изобретена майором Эдвином Армстронгом для создания электрических генераторов. • Армстронг обнаружил, что отрицательная обратная связь (ООС) также имеет ценные преимущества. Простая ООС • ООС уменьшает искажения и шум в усилителе. • ООС делает частотную характеристику системы более равномерной. Влияние обратной связи на коэффициент усиления • ООС изменяет коэффициент усиления каскада. • Коэффициент усиления замкнутого контура (A') определяется уравнением A' = Eo/(e i - бета Eo). Преимущества отрицательной обратной связи • ООС уменьшает коэффициент усиления при увеличении обратной связи. • ООС поддерживает коэффициент усиления при ухудшении состояния компонентов. Проблемы со стабильностью • Фазовые сдвиги могут снижать стабильность схемы. • Устойчивость системы требует, чтобы коэффициент усиления не превышал единицы на частотах с фазой сигнала обратной связи -180°. • Запас усиления и запас фазы используются для описания устойчивости усилителя. Проблемы в аудиосистемах • Фазовый сдвиг зависит от характеристик нагрузки, частоты и амплитуды сигнала. • Нестабильность системы может привести к изменению формы волны сигнала или всплескам колебаний. Проблемы с генерацией тестовых сигналов и моделированием нагрузок • Трудно сгенерировать подходящие входные тестовые сигналы. • Сложно смоделировать нестандартные нагрузки в лаборатории. Влияние ООС на стабильность и гармонические искажения • Плохо спроектированные усилители дают неприятные результаты с ООС. • ООС может ухудшить гармонические искажения, особенно при использовании реактивных нагрузок. • Важно проектировать усилители с большим запасом устойчивости контура. Последовательная и параллельная ООС • Последовательная ООС: входной сигнал подключается к неинвертирующему входу, сигнал обратной связи — к инвертирующему через резисторы. • Параллельная ООС: входной сигнал и сигнал обратной связи подаются на инвертирующий вход параллельно. Влияние последовательной ООС на входное сопротивление • Входной импеданс увеличивается пропорционально степени обратной связи. • Входной ток увеличивается пропорционально степени обратной связи. Влияние параллельной ООС на входное сопротивление • Входное сопротивление уменьшается пропорционально степени обратной связи. • Входное сопротивление может быть очень низким, что позволяет использовать схему как суммирующий усилитель. Влияние ООС на выходной импеданс • ООС снижает выходной импеданс блока усиления. • Эффект снижения выходного сопротивления одинаков для обеих систем с обратной связью. Влияние ООС на гармонические составляющие сигнала • ООС может ухудшить общее гармоническое искажение и изменить распределение гармонических составляющих. • Гармонические составляющие, присутствующие в обратной связи, могут создавать новые компоненты искажений. Результаты измерений на каскаде усилителя • Измерения проводились на простом каскаде усилителя на полевых транзисторах • Использовались различные уровни обратной связи (ООС) Влияние ООС на искажения • При ООС более 15 дБ искажения уменьшаются, как предсказывает математическая модель • При ООС до 10 дБ искажения могут усилиться из-за увеличения амплитуды компонентов более высокого порядка Проблемы в ламповых усилителях • В ламповых усилителях трудно добиться высокого коэффициента усиления в однокаскадных схемах • Применение ООС в многокаскадных усилителях с трансформаторной связью сложно Продолжение темы • В следующем видео будет рассмотрено практическое применение ООС в ламповых усилителях