3.2.4. Параллельная оос по напряжению
Структурная схема устройства с ООС этого вида приведена на рис.3.5.Сравнивая рисунки 3.4, 3.5 убеждаемся, что входные цепи у структурных схем одинаковые вследствие их параллельных связей, выходные цепи рис.3.3 и 3.5 совпадают, поскольку обратные связи в этих структурах - по напряжению. На рис.3.5 утолщенной линией показана ветвь, где протекает разностный ток генератора и четырехполюсника обратной связи ΔI=IГ-IOC. Четырехполюсник ОС рис.3.5 имеет на входе сопротивление равное бесконечности, а на выходе идеальный генератор тока. Такие устройства называются источниками тока управляемые напряжением (ИТУН) Проводя опытыХХ иКЗна выходе, убеждаемся, что обратная связь пропорциональна выходному напряжению также, как и в схеме рис.3.3, следовательно, выходным сигналом является напряжение обратной связиU2OC).
. Сравнивая структуры рисунков 3.1 и3.5, приходим к заключению, что при данной связи:X=IГ.Z=IOC,Δ=IГ-IOC, YOC=U2OC. Тогда определяющим коэффициентом будет сопротивление передачи:
KZ(4)=KZ/F4, где F4=1+KZβY.
Согласно (1.1/) KZ/ZH=KI, тогдаKIF(4)=KI/F4.
Как и при исследовании предыдущего вида связи, нетрудно показать, что KUF(4)=U2OC/ΔU=KUиKYF(4)=KY. Входное сопротивление определим справа от вертикальной штриховой линии на входе схемы.
ZBX(F4)=ΔU/IГ=ΔI ZBX/IГ=ZBXΔI/(ΔI+IOC)=ZBX/(1+IOC/ΔI).Нетрудно показать, что отношениеIOC/ΔIявляется петлевым усилением. В самом деле,IOC=βYU2OC=βYKZΔI, следовательно,IOC/ΔI=KZβY и ZBX(F4)=ZBX/F4.
Выходное сопротивление найдем с помощью опытов холостого хода и короткого замыкания слева от вертикальной штриховой линии на выходе схемы: ZВЫХ(F4)=U2OC(XX)/I2OC(КЗ
Напряжение холостого хода U2OC(XX)=μZBXΔI(XX), ток короткого замыканияI2OC(КЗ)=μIГZBX/ZВЫХ. Тогда:
ZВЫХ(F4)=ZВЫХΔI(XX)/IГ=ZВЫХ/[1+IOC(XX)/ΔI(XX)].
Рассмотрим отношение
IOC(XX)/ΔI(XX).
Для этого запишем: IOC(XX)=βYU2OC(XX). Используем коэффициент передачиKZ(XX)устройства, тогда:
U2OC(XX)=KZ(XX)ΔI(XX).
Следовательно,IOC(XX)/ΔI(XX)=KZ(XX)βY-петлевое усиление при холостом ходе на выходе. ОбозначаяF4(XX)=1+KZ(XX)βY-глубину обратной связи при холостом ходе на выходе, получим:
ZВЫХ(F4)=ZВЫХ/F4(XX)-т.е.выходное сопротивление уменьшилось в величинуF4(XX).Уменьшение входного и выходного сопротивлений объясняется с одной стороны уменьшением входного напряжения при неизменной величине входного тока, а с другой –стабилизацией выходного напряжения.
Сведем результаты исследования четырех типов обратных связей в табл. 3.1, где приведены эквивалентные показатели устройства при введении идеальных четырехполюсников отрицательной обратной связи типа ИНУТ, ИНУН, ИТУТ и ИТУН.
Таблица 3.1
|
Показатели Устройства С ООС |
Последовательная. по току |
Последовательная по напряжению |
Параллельная по току
|
Параллельная по напряжению |
|
KY(F1) |
KY/F1 |
KY/F2 |
KY |
KY |
|
KU(F2) |
KU /F2 |
KU /F2 |
KU |
KU |
|
KI(F3) |
KI |
KI |
KI / F3 |
KI /F4 |
|
KZ(F4) |
KZ |
KZ |
KZ /F3 |
KZ /F4 |
|
ZВХ(F) |
ZВХ F1 |
ZВХ F2 |
ZВХ /F3 |
ZВХ /F4 |
|
ZВЫХ(F) |
ZВЫХ F1(КЗ) |
ZВЫХ / F2(XX) |
ZВЫХ /F3(KЗ) |
ZВЫХ /F4(XX) |
В таблице крупным шрифтом выделены определяющие коэффициенты передачи Из таблицы можно видеть возможности каждого типа связи в отношении изменения показателей устройства. Входное сопротивление устройства при последовательной ООС всегда возрастает, а при параллельной- уменьшается. Выходное сопротивление при связи по току всегда увеличивается, а при связи по напряжению- уменьшается. Произвольное изменение показателей устройства при введении ООС невозможно.
Существует жесткая связь таких изменений в соответствии с типом обратной связи. Петлевое усиление каждого типа связи имеет различную структуру, но всегда безразмерное.
При введении отрицательных обратных связей всегда принимают меры для увеличения её глубины. Это означает, что четырехполюсники ОС в реальных устройствах должны приближаться к идеальным. Однако эти условия не всегда могут быть выполнены особенно во входных цепях, поэтому исследование обратных связей должно быть распространено и на неидеальные цепи четырехполюсников обратных связей.