Влияние отрицательной обратной связи на частотную характеристику усилителя

Ранее мы рассматривали случаи, когда и усилитель, и цепь обратной связи не вносят фазовых сдвигов, зависящих от частоты (то есть, рассматривали работу усилителя на средних частотах диапазона рабочих частот). Реальный усилитель всегда вносит дополнительные фазовые сдвиги, значения которых зависят от параметров компонентов и схемы усилителя. Они обусловлены наличием реактивных элементов в цепях усилителя и инерционными свойствами активных приборов (транзисторов). Цепь обратной связи может выполняться как частотно-независимой, так и частотно-зависимой. По этим причинам коэффициенты усиления K _U, K _I и передачи цепи обратной связи b представляют собой некоторые комплексные величины и, следовательно, для коэффициентов усиления усилителя с ООС можно записать

где (j_к – угол сдвига фаз между выходным и входным

напряжениями или токами усилителя);

(j_b – угол сдвига фаз между напряжениями или токами на выходе и входе цепи обратной связи).

Обычно комплексный характер учитывают на частотах w < w _н и w > w _в. В этом случае модуль и фаза коэффициента усиления сложно зависят от изменения с частотой и .

Для того, чтобы обратная связь была отрицательной, необходимо, чтобы сигнал от источника и сигнал обратной связи складывались на входе усилителя в противофазе. Если носит комплексный характер, то это значит, что

j_К + j_b = p.

В многокаскадных усилителях это условие обычно выполняется только лишь в середине полосы пропускания. А на частотах, близких к граничным, отрицательная ОС может переходить в положительную.

В однокаскадных усилителях чаще всего можно применять достаточно глубокую ООС, не опасаясь за то, что на краях частотного диапазона она может вызвать самовозбуждения в усилителе.

Правильно спроектированная ООС позволяет, во-первых, расширить полосу пропускания усилителя и, во-вторых улучшить амплитудно-частотную характеристику усилителя, сделав ее равномерной в более широком диапазоне частот (рисунок 7).

Рисунок 7

При наличии ООС граничные частоты полосы пропускания однокаскадного усилителя определяются из формул

f _{н ос} = f _н / (1 + b K _U) = f _н / F,

f _{в ос} = f _в (1 + b K _U) = f _в F.

В многокаскадных усилителях амплитудно-частотная характеристика может иметь два подъема в области граничных частот (рисунок 8). Если в таком усилителе увеличивать глубину общей ООС, то одновременно будет увеличиваться и общая положительная ОС на краях частотного диапазона, что приведет к росту пиков на АЧХ и к возникновению генерации. Установлено, что чем больше число каскадов в усилителе, тем при меньших значениях фактора связи F возникает генерация (самовозбуждение усилителя).

Рисунок 8

Доцент кафедры ОТЗИ И. Щудро

Дата добавления: 2014-01-07