3.2. Особенности обратных связей в усилителях

Обратная связь играет важную, а иногда и решающую роль в работе усилительного каскада или усилителя в целом.

На рис. 12 приведены простейшие схемы усилительных каскадов, в которых проявляются различные виды связей.

Последовательная ООС по напряжению

Для схемы эмиттерного повторителя (рис 12, а) обратная связь реализуется следующим образом. Например, при увеличении напряжения на величину U_вх на входе схемы (положительная полуволна) ток базы возрастет на I_б, увеличиваются токи эмиттера на I_э и коллектора на I_к. Одновременно возрастает падение напряжения на резисторе R_э, так что напряжение на выходе возрастает на величину U_вых. Но при этом именно на данное значение уменьшается разность потенциалов собственно на эмиттерном переходе (между точками Б и Э): U_эб =U_вх U_вых.

а) б) в) г)

Рис. 12. Схемы УК с видами ООС: последовательная по напряжению (а), последовательная по току (б), параллельная по напряжению (в), параллельная по току (г)

Другими словами, по мере увеличения напряжения на входе уменьшается напряжение на эмиттерном p-n-переходе, а значит, и на выходе схемы, т.е. обратная связь – отрицательная. Поскольку в данной схеме элемент R_э, с которого снимается напряжение обратной связи, включен последовательно в выходную цепь, принято считать, что в схеме (рис. 12, а) реализуется последовательная отрицательная обратная связь по напряжению.

Последовательная ООС по току

Для схемы усилительного каскада, приведенного на рис. 12, б, и содержащего помимо резисторов R_э, R_к в выходной цепи, резистор R_б на входе схемы, обратная связь реализуется следующим образом.

Например, при увеличении напряжения на величину U_вх на входе (положительная полуволна) возрастет ток базы на I_б, увеличивается ток эмиттера на I_э и коллектора на величину I_к, и напряжение на выходе уменьшается на величину U_вых. Одновременно возрастает падение напряжения U_Rэ на резисторе R_э, и за счет этого уменьшается разность потенциалов собственно на эмиттерном переходе (между точками Б и Э): U_эб =U_вх  U_Rэ(I_к) = f(I_к).

Другими словами, как и в предыдущем случае, уменьшается напряжение на эмиттерном p-n-переходе, т.е. обратная связь – отрицательная.

Обратим внимание, что величина уменьшения напряжения U_Rэ(I_к) зависит от тока I_к  I_э в цепи эмиттер-коллектор. Поскольку в данной схеме элемент R_э, с которого снимается напряжение обратной связи, включен последовательно в выходную цепь, принято считать, что в схеме (рис. 12, а) реализуется последовательная отрицательная обратная связь по току.

Заметим, что если бы вместо резистора R_э цепи эмиттера находился нелинейный элемент, например, диод, то характер влияния тока на обратную связь был бы иной из-за особенностей зависимости падения напряжения U_д(I) на диоде от тока.

Параллельная ООС по напряжению

Рассмотрим особенности схемы, представленной на рис. 12, в. В отличие от предыдущих схем, эмиттерный контакт схемы заземлен.

Обратная связь реализуется следующим образом. Например, при увеличении (положительная полуволна) напряжения на величину U_вх на входе возрастет составляющая тока резистора R_б^ на величину I_б^, и, следовательно, суммарный ток базы возрастает. Увеличивается ток эмиттера на I_э и коллектора на величину I_к, увеличивается падение напряжения на резисторе R_к, и, следовательно, напряжение на выходе (в точке К) уменьшается на величину U_вых. Но поскольку резистор R_б^ связан с точкой К, уменьшается I_б^, а значит, уменьшается и суммарный ток базы. Это приводит к тому, что напряжение в точке Б транзистора VT уменьшается, а напряжение на выходе возрастает.

Определим характер данной обратной связи. Заметим, что элемент обратной связи R_б^ не находится в выходной цепи (эмиттер- коллектор), а подключен параллельно ей, а значит, ООС - параллельная. В конечном счете, обратная связь реализуется из-за изменения падения напряжения на резисторе R_б^ и изменения потенциала в точке Б базы транзистора VT, т.е. имеем параллельную ООС по напряжению.

Параллельная ООС по току

В схеме, представленной на рис. 12, г, обратная связь реализуется за счет резистора R_б1^, соединяющего эмиттер VT2 c базой VT1. За счет увеличения входного напряжения возрастает ток через резистор R_б1^, в дальнейшем разветвляющийся на ток базы VT1 и ток I_Rб1^, протекающий через резистор R_б^.

Увеличение напряжения на входе VT1, приведет, в конечном счете, к уменьшению тока I_б1 базы VT2, и, следовательно, уменьшению тока эмиттера, протекающего через резистор R_э. Потенциал эмиттера VT2 по сравнению с потенциалом базы VT1 уменьшается, следовательно, увеличивается составляющая тока I_Rб1^, проходящая через резистор R_б1^, но уменьшается составляющая тока I_б1. Другими словами, реализуется параллельная ООС по току.