Виды обратной связи

• Специально созданные ОС, которые применяются для улучшения характеристик усилителя.

• Паразитные ОС, которые возникают самопроизвольно и ухудшают характеристики усилителя.

• В зависимости от параметра выходного сигнала:

- ОС по напряжению: U _ОС = β · U _вых;

- ОС по току: U _ОС = R _ОС · i _вых, R _ОС – взаимное сопротивление входной цепи и цепи ОС;

- комбинированная ОС (как по току, так и по напряжению).

• В зависимости от способа подачи ОС на вход усилителя:

- последовательная ОС, когда U _ОС с выхода звена ОС подается последовательно с напряжением источника входного сигнала на усилитель (рисунок 17);

- параллельная ОС, когда U _ОС подается на вход усилителя параллельно напряжению источника входного сигнала (рисунок 18);

• В зависимости от воздействия ОС:

- положительная ОС, когда U _вх складывается с U _ОС, в результате чего на усилитель подается увеличенное напряжение U _У;

- отрицательная ОС, когда из U _вх вычитается U _ОС, в результате чего напряжения на входе U _У и выходе U _вых усилителя уменьшаются.

Рисунок 17 – Структурная схема

усилительного каскада

с последовательной обратной связью

Наиболее часто в усилителях применяют отрицательную обратную связь.

Рассмотрим влияние ООС на коэффициент усиления усилителя. В соответствии со структурной схемой (см. рисунок 17) при ООС, последовательной по напряжению,

U _У = U _вх − U _ОС, (1)

так как U _ОС = β · U _вых, (2)

U _вх = U _ОС + U _У = U _У + β · U _вх. (3)

Для усилителя без ОС

U _вх = U _У, а К_U = U _вых / U _У. (4)

Для усилителя с ОС

К _ОС = U _вых / U _вх = U _вых / (U _У + β · U _вых). (5)

Разделив числитель и знаменатель на U _У, получим

К _ОС = К_U / (1 + β · К_U). (6)

Несмотря на снижение К_U, ООС улучшает свойства усилителя:

– повышается стабильность коэффициента усиления усилителя при изменениях параметров транзисторов;

– снижается уровень нелинейных искажений;

– улучшает АЧХ усилителя;

– увеличивается R _вх и уменьшается R _вых усилителя.

Уменьшение нелинейных искажений можно объяснить следующим образом. В усилителе без ОС при большом U _вх за счет нелинейных искажений в U _вых появляются высшие гармонические составляющие, которые искажают форму U _вых. При введении ООС эти высшие гармонические составляющие через звено ОС подаются на вход усилителя и усиленными появляются на его выходе. Усиленные гармоники вычитаются из U _вых, так как благодаря действию ООС они будут поступать в противофазе с первоначальными

высшими гармониками, которые возникли из-за нелинейных искажений.

При ООС увеличивается R вх и уменьшается R вых. Исходя из (формулы 3): = (1+ β · КU); = (1 + β · КU). Таким образом, мы рассмотрели влияние ООС, последовательной по напряжению. Параллельная ООС приводит к увеличению входного тока I вх, в связи с чем уменьшаются усилителя и :

KU

= ( − U _У) / ;

= / (1 + β · К_U).

Положительная ОС в усилителях обычно нежелательна, однако она может появляться непроизвольно через внутренние или внешние электрические цепи. Такая ОС называется паразитной и может возникать:

– через общие цепи питания усилительных каскадов;

– через паразитную емкость между выходными и входными
цепями усилителя;

– как магнитная связь, появляющаяся при близком расположении входных и выходных трансформаторов усилителя (если они есть).

При слабой ПОС увеличиваются частотные и нелинейные искажения, при сильной ПОС усилитель может самовозбудиться, т. е. в отсутствие U _вх на выходе может появиться переменное U _вых.

Такие виды ОС устраняются или рациональным монтажом, или экранированием катушек индуктивности, трансформаторов, соединительных приводов.