Обратные связи в усилителях

Для улучшения стабильности усиления, изменения входного и выходного сопротивления, уровня линейных и нелинейных искажений, амплитудно-частотных, передаточных характеристик и других параметров вводят обратную связь. Обратной связью (ОС) в усилителях называют передачу выходного сигнала в его входную цепь. Цепь, по которой осуществляется передача сигнала ОС, называется цепью обратной связи. Петлей ОС называют замкнутый контур, включающий в себя цепь ОС и часть усилителя между точками ее подключения. Местной петлей ОС (местной ОС) называют ОС, охватывающую отдельные каскады или часть усилителя. Общая ОС охватывает весь усилитель.

Упрощенная структурная схема усилителя с обратной связью показана на рис. 10.12. Усилитель имеет в направлении, указанном стрелкой, коэффициент усиления . Другим прямоугольником обозначена цепь ОС, имеющая коэффициент передачи , – напряжение ОС, передаваемое с выхода усилителя на вход. Коэффициент показывает, какая

часть выходного напряжения передается обратно на вход, поэтому его называют коэффициентом обратной связи. Обычно , поэтому вместо нижнего усилителя можно применять пассивный линейный четырехполюсник. Коэффициент усиления усилителя и коэффициент передачи цепи ОС в общем случае являются величинами комплексными, учитывающими возможный фазовый сдвиг на низких и высоких частотах за счет наличия в схемах реактивных элементов. При работе в диапазоне средних частот, если в цепи ОС отсутствуют реактивные элементы, то параметры К и b являются вещественными величинами.

Если напряжение совпадает по фазе со входным напряжением , то в точке сравнения происходит сложение сигналов, и ОС называют положительной (ПОС). Если и противофазны (), то в точке сравнения происходит их вычитание и ОС называют отрицательной (ООС).

По способу получения сигнала обратные связи бывают:

– обратная связь по напряжению (рис. 10.13,а), когда сигнал обратной связи пропорционален выходному напряжению ;

– ОС по току (рис. 10.13,б), когда сигнал обратной связи пропорционален току выходной цепи;

– комбинированная обратная связь (рис. 10.13,в), когда снимаемый сигнал ОС пропорционален как напряжению, так и току выходной цепи.

По способу введения напряжения ОС на вход усилителя обратные связи бывают:

– последовательной (рис. 10.14,а)– напряжение ОС поступает последовательно с напряжением источника входного сигнала;

– параллельной (рис. 10.14,б) – напряжение ОС поступает параллельно с напряжением источника входного сигнала;

– смешанной (рис. 10.14,в).

Для определения вида обратной связи можно воспользоваться следующим правилом: если при коротком замыкании нагрузки напряжение обратной связи сохраняется, то осуществляется обратная связь по току; если же оно стремится к нулю, то осуществляется обратная связь по напряжению.

Поскольку в усилителях обычно используются каскады ОЭ, ОК, ОИ, ОС, то можно просто определить вид ООС по способу подачи ее сигналов во входную цепь. Если сигнал обратной связи поступает на эмиттер (или исток) транзистора, то связь последовательная, а если на базу (или затвор), то параллельная. Для определения вида обратной связи (ОСС, ПОС) необходимо просмотреть прохождение полуволны входного сигнала во всех точках схемы усилителя.

Отрицательная обратная связь позволяет улучшить некоторые параметры усилителя, поэтому она нашла на практике преимущественное применение. Оценку влияния обратной связи на показатели усилителя рассмотрим на примере схемы с последовательной обратной связью по напряжению на рис. 10.14,а.