Скорость спада коэффициента усиления многокаскадного усилителя.

Уменьшение коэффициента усиления с увеличением частоты называется спадом. Спад выражается в децибелах на октаву или в децибелах на декаду. Октавой называется изменение частоты сигнала вдвое. Декадой называется изменение частоты сигнала в 10 раз. Для определения скорости спада К_u усилителя определим К₀ для двух частот f_в и f_а, которые больше граничной частоты f₁ и для которых f_в > f_а.

,

.

Если f_в = 10f_а, то .

Скорость изменения равна 20 дБ/декада.

Если f_в = 2f_а, , т. е. скорость спада 6 дБ/октаву.

Для многокаскадных усилителей К₀ = К₀₁×К₀₂×К₀₃×××

К₀(дБ) = К₀₁(дБ) + К₀₂(дБ) + К₀₃(дБ).

.

 

 

\

 

 

Рис.4. Скорость спада коэффициента усиления многокаскадного усилителя

 

Амплитудную и фазово-частотную характеристики ОУ можно аппроксимировать прямолинейными отрезками. Такая аппроксимированная кривая называется диаграммой или графиком Боде. Значения частот отражены в логарифмическом масштабе. Наклон амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) в точке пересечения относительно прямой 60 дБ (относительный наклон характеристик) составляет 20 дБ на декаду или 6 дБ на октаву. С уменьшением К_у относительный наклон характеристик увеличивается и на уровне 20 дБ составляет 40 дБ на декаду или 12 дБ на октаву. В этом случае схема может оказаться неустойчивой и войти в режим самовозбуждения. Основные причины следующие:

1) в области спада 40 дБ/декада и более фазовый сдвиг сигнала на выходе ОУ настолько велик, что выходной сигнал и сигнал внешнего источника (подаваемый на инверсный вход) могут совпадать или почти совпадать по фазе;

2) при малых значениях К_у сопротивление обратной связи R_ос по сравнению с сопротивлением R₁ мало. Это обстоятельство увеличивает амплитуду сигнала, возвращаемого по цепи ОС на инвертирующий вход.

Таким образом, в области спада К_у 40 дБ и более и при малых значениях К_ос обратная связь может оказаться положительной и достаточно глубокой и тем самым могут выполниться условия самовозбуждения, т. е. усилитель превращается в генератор.

Для устойчивой работы ОУ относительный наклон характеристик должен быть не более 6 дБ на октаву или 20 дБ на декаду. Для выполнения этого условия в ОУ вводятся корректирующие элементы.

 

Компараторы напряжения.

Компаратор – это специальная схема, предназначенная для сравнения двух входных напряжений U_вх1 и U_вх2, и получения выходного напряжения U_вых = U_mах, если U_вх1 > U_вх2, и U_вых = U_min, если U_вх1 < U_вх2, где U_min и U_max – два фиксированные значения выходного напряжения, определяемые источником питания

Обратная связь в компараторах, как правило, отсутствует, поэтому реализуется максимальный коэффициент усиления, достигающий нескольких десятков тысяч. Дифференциальное напряжение на входе компаратора, равное разности двух входных напряжений, при котором происходит переключение достаточно мало и составляет 0,1 – 3 мВ. Вследствие малого значения напряжения, при котором происходит переключение компаратора, его выходное напряжение соответствует напряжению насыщения. Передаточная характеристика или зависимость выходного напряжения от разности входных напряжений DU_вх = U_вх1 – U_вх2 и однополярном напряжении питания приведена на рис. 1.

 

 

 

 

Рис. 1. Передаточная характеристика компаратора при однополярном питании

 

При двухполярном напряжении питания схемы выходное напряжение также будет двухполярным (рис. 2).

Во многом компаратор аналогичен операционному усилителю (ОУ). Любой ОУ можно использовать в качестве компаратора.

 

 

Рис. 2. Передаточная характеристика при

двухполярном напряжении питания