Обратные связи в усилительных устройствах

Понятие «обратная связь» (ОС) широко используется в технике. Обратной связью называют влияние некоторой выходной величины на некоторую входную, которая в свою очередь существен­ным образом влияет на выходную величину (определяет эту выходную величину). В усилителях, обычно, ис­пользуется отрицательная обратная связь (ООС). При нали­чии отрицательной обратной связи выходной сигнал та­ким образом влияет на входной, что входной сигнал уменьшается и соответственно приводит к уменьшению выходного сигнала.

Отрицательная обратная связь, хотя и уменьшает коэффициент усиления, но изменяет многие параметры и характеристики уси­лителя. В частности, уменьшаются искажения сигнала в значительно большем диапазоне частот коэффициент усиления оказывается не зависящим от частоты и т. д.

Классификация обратных связей в усилителях.

Различают следующих 4 вида обратных связей в усили­теле, показанных на рис 2.1.:

рис 2.1. разновидность схем с ООС

последовательная по напряжению (а);

параллельная по напряжению (б);

последовательная по току (в);

параллельная по току (г).

На рис. 2.1. обозначено: К - коэффициент прямой пе­редачи, или коэффициент усиления усилителя без обратной связи; - коэффициент передачи цепи обратной связи.

Для определения вида обратной связи (ОС) нужно «за­коротить» нагрузку . Если при этом сигнал обратной свя­зи обращается в нуль, то это ОС по напряжению, если сигнал ОС не обращается в нуль - то это ОС по току. При обратной связи по напряжению (рис 2.1 а) сигнал обратной связи, поступающий с выхода усилителя на вход, пропорциона­лен выходному напряжению. При обратной связи по току (рис 2.1 в) сигнал обратной связи пропорционален выходному току. При последовательной обратной связи (со сложением на­пряжений) (рис 2.1 б) в качестве сигнала обратной связи использу­ется напряжение, которое вычитается (для отрицательной обратной связи) из напряжения внешнего входного сиг­нала. При параллельной обратной связи (со сложением токов) (рис 2.1 г) в качестве сигнала обратной связи используется ток, который вычитается из тока внешнего входного сиг­нала.

Коэффициент усиления усилителя, охваченного обратной связью, определяется по формуле

где - комплексное действующее значение напряжения

Величину называется глубиной обратной связи (коэффициентом грубости схемы), а величину называется петлевым усилением. Если глубина обратной связи достаточно велика, то и

Отсюда можно сделать следующий очень важный вы­вод: если глубина отрицательной обратной связи достаточ­но велика, то коэффициент усиления усилителя, охваченного обратной связью зависит только от свойств цепи обратной связи и не зависит от свойств цепи прямой передачи.

Обратимся к обратной связи по напряжению. Она препятствует изменению выходного напряжения при изменении сопротивления нагрузки. Это означает, что введение отрицательной обратной связи по напряжению уменьшает выходное сопротивление усилителя. Этот же вывод был сделан выше на основе полученного математического выражения для выходного сопротивления. Можно показать, что характер изменения выходного сопротивления не зависит от того, является связь параллельной или последовательной. Обратимся к обратной связи по току. Она препятствует изменению выходного тока при изменении сопротивления нагрузки. Это означает, что введение отрицательной обратной связи по току увеличивает выходное сопротивление. При этом характер изменения выходного сопротивления также не зависит от того, является ли связь параллельной или последовательной.

Подобные рассуждения (и соответствующие математические выражения) показывают, что параллельная обратная связь уменьшает входного сопротивление усилителя, охваченного ею, а последовательная увеличивает. Характер изменения входного сопротивления не зависит от того, является ли обратная связь связью по току или по напряжению.

Дата добавления: 2015-07-13