Отрицательная обратная связь.

Получим формулу для К охваченного ООС.

U _вых=U₁ + U_oc

K усилителя охваченного ООС меньше по сравнению с усилителем без обратной связи. Одновременно с уменьшением К ООС улучшает частотные свойства усилителя ( расширяет полосу пропускания), увеличивает входное сопротивление.

При К >>1 (10³ – 10⁶), K_oc >>1  K_ooc = 1/_oc (3)

Это позволяет обеспечить стабильность характеристик усилителя (малая зависимость от температуры) при условии что параметры элементов цепи образующую связь так же стабильны. При условии К_oc>>1 на усилителях легко реализовывать математические операции над входными сигналами. Такие усилители – операционные усилители постоянного тока – имеют большой К.

Положительная обратная связь.

K_пос = К/(1 - К_oc) (4)

Из (4) следует что положительная обратная связь увеличивает усиление. ПОС увеличивает К, уменьшает полосу пропускания усилителя.

Когда К_oc  1  К_пос =   усилитель возбуждается

Это отрицательное свойство ПОС, его необходимо устранять в реальных схемах усилителей, за счет уменьшения _oc, или выбором усилителя с меньшим К.

Если условия возбуждения выполняются только для одной части то мы получаем генератор напряжения. Частота выходного сигнала определяется параметрами цепи обратной связи, которая состоит из резисторов и конденсаторов. Меняя значения параметров цепи обратной связи меняем частоту выходного сигнала.

Операционные усилители.

Это усилители постоянного тока имеющие большой коэффициент усиления ( больше 50 тыс.), большое входное сопротивление (несколько сотен Ом), малое выходное сопротивление (сотни Ом), имеет два входа и один выход; двух полярное питание.

Особенность такого питания в том, что выходное напряжение может иметь две полярности (+ и – ). Операционный усилитель может питаться от однополюсного источника питания ( в этом случае выходное напряжение может иметь только одну полярность).

Операционный усилитель – это интегральная схема, конструкция которой зависит от назначения, условий эксплуатации, монтажа операционного усилителя.

К140УД – обозначение микросхем. Интегральные схемы предназначены для их установки в печатные платы.

Выходное напряжение операционного усилителя U_вых = К(U_вх1 – U_вх2) (1)

1. U _вх2 = 0 U_вх1  0  U_вых = КU_вх (2)

Входное напряжение имеет ту же полярность и фазу что и входной сигнал. А входной на который подается усиливаемый сигнал называется прямым, а усилитель инвертирующим.

2. U_вх1 = 0 U_вх2  0  U_вых = - КU_вх2 (3) Выходное напряжение имеет фазу противоположную входному сигналу. Вход 2 на который подается усилительный сигнал называют инверсивным.

Особенности операционных усилителей можно рассмотреть на амплитудной характеристике.

Если U_вх  U_{вх гран}, то усилитель работает в линейном режиме работы и формула (1) выполняется на участке АОВ

Если U_вх > U_{вх гран} - усилитель переходит в нелинейный режим работы. Соотношение (1) не выполняется. Определим величину U_{вх гран} для реальных операционных усилителей.

Е_пит = 5 – 20 В

U_{вых max} = (0,9 – 0,95)E_пит

Для точек A и В U_{вых max} = КU_{вх гран}  U_{вх гран} = U_{вых max} /K

На практике для работы операционных усилителей в линейном режиме необходимо подавать очень маленькие входные сигналы, что очень неудобно. Поэтому для расширения min участка амплитудной характеристики необходимо уменьшать коэффициент усиления усилителя. Уменьшение К осуществляется за счет отрицательной обратной связи. В неинвертирующих усилителях используется последовательная обратная связь по напряжению. В инвертирующих усилителях – параллельная обратная связь по напряжению.

Инвертирующий операционный усилитель.

I _вху – входной ток усилителя.

U₁ – напряжение на входе усилителя

Для узла А

I₁ + I_oc – I_вху = 0