Виды ОС и способы получения сигнала ОС.

Различают два вида специально вводимой обратной связи:

1) положительную, если в результате введения коэффициент усиления возрастает. При положительной обратной связи фаза напряжения, подаваемого с выхода усилителя на его вход (фаза напряжения обратной связи), совпадает с фазой входного сигнала;

2) отрицательную, если в результате введения обратной связи коэффициент усиления уменьшается. При отрицательной обратной связи фаза напряжения обратной связи противоположна фазе входного сигнала. В усилителях обычно применяется лишь отрицательная обратная связь, которая способствует улучшению его качественных показателей. Положительная обратная связь применяется главным образом в генераторах.

Усилители с обратной связью различают по способу получения напряжения обратной связи и по способу подачи этого напряжения на вход усилителя. По способу получения сигнала обратной связи различают обратную связь по напряжению, когда напряжение обратной связи пропорционально напряжению на выходе усилителя (рис. 2, а), обратную связь по току, когда напряжение обратной связи пропорционально току через нагрузку = (рис. 2, б), и комбинированную обратную связь (рис. 2, в). Напряжение обратной связи можно подать на вход усилителя либо последовательно, либо параллельно с входным сигналом. Соответственно различаются последовательная (рис. 2, г) и параллельная (рис. 2, д) обратные связи. Существуют и более сложные схемы обратной связи: балансная, дифференциальная и др. Петля обратной связи может охватывать весь усилитель или часть его. В усилителе могут быть и несколько цепей обратной связи, независимых или зависимых одна от другой. Рассмотрим свойства усилителя, охваченного различными типами обратной связи.

 

а б в

 

 

г д

 

Рис. 2. Способы получения сигнала ОС и подачи на вход усилителя

 

 

14. Влияние ОС на К_U и входное сопротивление усилителя

1. Коэффициент усиления усилителя с обратной связью определим на примере схемы рис. 3, а для случая Z_г = 0. Обозначая коэффициент усиления усилителя без введения в него обратной связи , а коэффициент усилителя с обратной связью , ( и определяются в режиме холостого хода на выходе) и, считая усилитель линейной системой, можно написать:

 

,

где - коэффициент передачи цепи обратной связи (или коэффициент обратной связи), определяющий отношение между напряжением обратной связи и выходным напряжением. Отсюда получаем:

 

.

 

y

Zн

Zвх

Zг

Z

а

 

 

б

 

в

 

Рис. 3. Схемы усилителей с ОС

 

Коэффициент усиления при наличии обратной связи равен:

 

. (*)

 

Усилитель с обратной связью можно характеризовать коэффициентом усиления разомкнутой петли обратной связи (модуль величины иногда называют фактором обратной связи). В частном случае при знак напряжения обратной связи противоположен знаку входного напряжения (). Напряжение вычитается из входного, поэтому обратная связь является отрицательной. Коэффициент усиления усилителя с отрицательной обратной связью равен:

.

 

Таким образом, отрицательная обратная связь уменьшает усиление в (1 + К_ub) раз.

При знак напряжения обратной связи совпадает со знаком входного напряжения. Эти напряжения суммируются, и обратная связь становится положительной. Коэффициент усиления усилителей с положительной обратной связью равен:

,

 

т. е. положительная обратная связь увеличивает усиление в (1 - К_ub) раз.

Рассмотренные закономерности изменения коэффициента усиления в усилителе, охваченном обратной связью, справедливы при любом способе получения и введения сигнала обратной связи.

Обратная связь изменяет стабильность коэффициента усиления усилителя. Нестабильность усиления можно оценить коэффициентом нестабильности:

 

,

где DК_u – изменение коэффициента усиления за счет каких-либо дестабилизирующих факторов.

Если в схему усилителя введена обратная связь, то коэффициент нестабильности определяется соотношением

,

где DК_uо.с – изменение коэффициента усиления усилителя с обратной связью, равное DК_uо.с = DК_u/(1 + К_ub)².

Тогда

.

 

Отрицательная обратная связь уменьшает коэффициент нестабильности в (1 + К_ub) раз, что является весьма ценным свойством усилителей с обратной связью. Применяя отрицательную обратную связь в многокаскадном усилителе, имеющем большой коэффициент усиления К_u, можно легко получить произведение К_ub >> 1 при малой величине b. В этом случае К_uо.с » 1/b, т. е. усиление практически не зависит от параметров усилительных элементов, параметров схемы и числа каскадов, а определяется лишь коэффициентом передачи цепи обратной связи.

2 Входное сопротивление усилителя с обратной связью.

а) Входное сопротивление усилителя с последовательной обратной связью (рис. 3, а).

 

Для последовательной отрицательной обратной связи

.

Последовательная отрицательная обратная связь увеличивает входное сопротивление в (1 + К_ub) раз, что дает возможность эффективно усиливать сигналы источника с большим внутренним сопротивлением.

б) Входное сопротивление усилителя с параллельной обратной связью рис. 3, б.

 

Для параллельной отрицательной обратной связи

 

 

т. е. входное сопротивление усилителя с параллельной отрицательной обратной уменьшается.

Полученное соотношение справедливо для любого способа получения напряжения обратной связи на выходе усилителя. Необходимо лишь в каждом конкретном случае определять величину b.

Входное сопротивление усилителя с обратной связью зависит от способа подачи напряжения обратной связи, вида обратной связи и ее глубины, но не зависит от способа получения напряжения обратной связи.

 

Выходное сопротивление усилителя с обратной связью.

Выходное сопротивление усилителя с обратной связью по напряжению (рис. 3, а).

.

Отрицательная обратная связь по напряжению уменьшает величину выходного сопротивления в (1 + К_ub) раз:

.

 

б) Выходное сопротивление усилителя с обратной связью по току (рис. 3,

 

Выходное сопротивление усилителя, охваченного отрицательной обратной связью по току возрастает:

,

 

Выходное сопротивление усилителя с обратной связью зависит от способа получения напряжения обратной связи, от вида обратной связи и ее глубины и не зависит от способа подачи напряжения обратной связи.