Влияние обратных связей на рабору усилительных каскадов

Лекция 4

Обратной связью (ОС) называют воздействие выходного сигнала усилителя на его вход. В связи с широким применением ОС как для улучшения технических характеристик усилителя в целом, так и схемах отдельных каскадов, здесь приводятся основные положения теории усилителей с ОС. Обобщенная структурная схема усилителя с ОС приведена на рис. 4.1.

Рис. 4.1. Обобщенная структурная схема усилителя с ОС.

Результат действия ОС зависит от того, в какой полярности относительно напряжения входного сигнала вводится напряжение ОС. В усилителях, призванных работать в достаточно широкой полосе частот и с малыми искажениями, применяется главным образом отрицательная обратная связь (ООС), при которой полярность напряжения, вводимого во входную цепь усилителя из цепи ОС противоположна полярности напряжения входного сигнала. ООС снижает коэффициент усиления, но одновременно уменьшает частотные и нелинейные искажения, стабилизирует все характеристики усилителя. Действие положительной обратной связи (ПОС), при которой полярности напряжения входного сигнала и напряжения ОС совпадают, противоположное.

Введение ОС изменяет также входное и выходное сопротивления усилителя. Характер их изменения зависит не только от знака ОС, но и от схемы присоединения цепи ОС к выходу и входу усилителя. В усилительных схемах цепь ОС всегда может быть представлена в виде отдельного четырехполюсника. В соответствии с четырьмя возможными типами соединений входных и выходных зажимов двух четырехполюсников различают следующие виды ОС:

1) параллельная ОС по напряжению (рис. 4.2, а), при которой на вход цепи ОС β поступает выходное напряжение усилителя K, а выходные зажимы цепи ОС соединены параллельно с выходными зажимами усилителя;

2) последовательная ОС по напряжению (рис. 4.2, б), которая отличается от параллельной тем, что выходные зажимы цепи ОС соединены последовательно со входными зажимами усилителя;

3) параллельная ОС по току (рис. 4.2, в), при которой входные зажимы цепи ОС соединяются последовательно с выходными зажимами усилителя, вследствие чего напряжение, поступающее в цепь ОС, пропорционально выходному току усилителя;

4) последовательная ОС по току (рис. 4.2, г), отличающаяся от параллельной последовательным соединением выхоных зажимов цепи ОС и входных зажимов усилителя.

ООС по напряжению (рис. 4.2, а,б) уменьшают выходное сопротивление усилителя, а по току (рис. 4.2, в,г) – увеличивают. Параллельные схемы введения ООС (рис. 4.2, а,в) уменьшают входное сопротивление усилителя,а последовательные (рис. 4.2, б,г) – увеличивают. Поскольку эти схемы повторяют собой схемы соединения двух четырехполюсников, в общем случае все характеристики усилителя с ОС (в линейном режиме) определяются формулами теории линейных четырехполюсников. Однако расчетные соотношения упрощаются и делаются более наглядными, если принять ряд допущений, обычно хорошо реализуемых на практике. Основное из них – принебрежение прямой передачей входного напряжения через цепь ОС на выход. Кроме того, очень часто пренебрегают влиянием сопротивлений четырехзполюсника ОС на входную и выходную цепи усиления. Если при этом ОС охпрактеризовать добавляемым ею во входную цепь напряжением ∆ U _вх, то можно просто определить следующие широко применяемые в расчетах параметры систем с ОС.

Коэффициент обратной передачи напряжения или возвратное отношение, β(j ω) – отношение напряжения, вводимого цепью ОС на вход усилителя, к его выходному напряжению:

.

Петлевой коэффициент усиления по напряжению – произведение коэффициента усиления K (j ω) собственно усилителя на возвратное отношение:

.

Эта величина показывает, какую часть входного напряжения собственно усилителя составляет вводимое во входную цепь напряжение ОС.

Для того чтобы однозначно истолковывались последующие выражения, надо условиться о выборе знака произведения K β (обусловливать правила выбора знаков перед каждым сомножителем необязательно). На частотах, при которых произведение K β имеет чисто вещественное значение, будем считать K β>0, если ОС отрицательная.

Глубина ОС или возвратная разность, γ(j ω) – отношение входного напряжения усилителя с ОС ко входному напряжению собственно усилителя:

.

Аналогичную систему параметров можно ввести для токов или смешанных систем (входное напряжение – выходной ток, входной ток – выходное напряжение) в соответствии с наиболее удобным способом выражения передаточной функции данного усилителя. Однако любой тип усилителя с ОС при фиксированных значениях сопротивлений источника сигнала и нагрузки может рассчитываться при помощи одной системы коэффициентов, характеризующих отношения напряжений.

Дата добавления: 2014-01-03