Виды обратной связи
Обратная связь, созданная специально для улучшения технических показателей усилителя, называется искусственной ОС.
Обратная связь, возникшая самопроизвольно (через паразитные емкости, общий источник питания и т.д.), называется паразитной ОС. Эта связь нежелательна, ее стараются устранить.
Если напряжение обратной связи совпадает по фазе с входным напряжением, связь называется положительной. Положительная обратная связь (ПОС) применяется в генераторах.
Если напряжение обратной связи противофазно входному напряжению, связь называется отрицательной. Отрицательная обратная связь (ООС) применяется в усилителях.
Влияние ООС на показатели качества усилителя
Наличие ООС в усилителях приводит:
к уменьшению нестабильности режима;
к уменьшению линейных искажений;
к уменьшению нелинейных искажений;
к уменьшению шумов;
к возможности изменения входного и выходного сопротивления усилителя.
Таким образом, наличие ООС улучшает вышеперечисленные показатели качества усилителя.
Недостаток: ООС уменьшает коэффициет усиления по напряжению, что компенсируется увеличением числа каскадов.
АЧХ усилителя без ООС и с ООС выглядят:
КU без ООС
КUO
0,707КUO
КUO`
0,707КUO`
с ООС
0
f
ПП
ПП`
ПП`>ПП
Как видно из рисунка, уменьшение коэффициента усиления по напряжению усилителя с ООС сопровождается расширением полосы пропускания, т.е. уменьшением линейных (амплитудно-частных) искажений, что является достоинством.
Самовозбуждение усилителей с ОС
Чтобы усилитель самовозбудился, т.е. перешел в режим генерирования, должны одновременно выполняться 2 условия:
1.
Баланс фаз
– фазовый сдвиг, вносимый усилителем,
должен быть кратен
,
т.е.:
,
где n
– целое число.
В этом случае ОС становится положительной, т.к. напряжение обратной связи совпадает по фазе с входным напряжением.
2. Баланс амплитуд – ОС должна быть достаточно глубокой – такой, чтобы энергия цепи ОС компенсировала бы потери в схеме.
Связь
будет достаточно глубокой, если
коэффициент усиления усилителя с
положительной ОС будет стремиться к
бесконечности (
∞).
Если
учесть, что
(3),
где
–
коэффициент усиления усилителя без ОС;
– коэффициент передачи цепи ОС,
то
выражение (3) будет стремиться к
бесконечности, если
,
т.е.
.
Таким образом, для того, чтобы ОС была достаточно глубокой, необходимо, чтобы петлевое усиление стремилось к единице.
При выполнении обоих условий усилитель превращается в источник незатухающих колебаний – генератор (наступает явление самовозбуждения, и усилитель теряет устойчивость).
Специально в усилитель ПОС не вводят, но как паразитная она может возникнуть (через общий источник питания, электро-магнитные поля, паразитные емкости и т.д.).