1.2.7 Последовательная обратная связь по напряжению

На входе усилителя действует алгебраическая сумма напряже­ний входного сигнала и ОС

(2.10)

Напряжение на выходе усилителя, охваченного обратной связью, равно

(2.11)

Разделив обе части уравнения (2.11) на , получим

(2.12)

Это соотношение, связывающее коэффициент усиления уси­лителя , охваченного обратной связью, и усилителя без об­ратной связи, является основным соотношением в теории усили­телей с обратной связью. Величина характеризует усиление и характер петли обратной связи. Величину называют глубиной обратной связи.

Поскольку в общем случае и , где и – фазовые сдвиги напряжения сигнала, вносимые соответст­венно усилителем и звеном обратной связи, выражение (2.12) можно записать в виде

(2.13)

При ; , т.е. если коэффициент обратной связи есть величина вещественная и отрицательная, получим

(2.14)

Таким образом, если сигнал обратной связи поступает на вход усилителя в противофазе с входным сигналом, то коэффици­ент усиления усилителя уменьшается в раз. Такую обрат­ную связь называют отрицательной.

Отрицательная обратная связь ослабляет влияние всех из­менений коэффициента усиления , в том числе связанных с не­равномерностью частотной характеристики; расширяет полосу пропускания как в сторону низких, так и в сторону высоких час­тот; уменьшает частотные искажения. ООС уменьшает возни­кающие в усилителе нелинейные искажения. Если при ООС , то говорят, что усилитель охвачен глубокой отрицательной обратной связью

2.15)

В этом случае коэффициент усиления усилителя определя­ется только коэффициентом передачи цепи обратной связи и не зависит от собственного коэффициента усиления усилителя.

Если величина вещественная и положительная, то сигнал обратной связи совпадает по фазе с входным, усилитель ох­вачен положительной обратной связью. Коэффициент усиления усилителя при этом возрастает в раз. При в усилителе возникают условия для самовозбуждения усилителя охваченного положительной обратной связью. Такой режим работы нашёл применение в генераторах напряжения.

Сущность самовозбуждения заключается в следующем: лю­бой малый входной сигнал, вызванный наводками или колеба­ниями параметров активных элементов, усиливается и возвраща­ется обратно на вход усилителя. Суммируясь с входным сигналом, он вызывает появление большого входного сигнала. В реальных усилителях наступает ограничение выходного сигна­ла, появляются незатухающие колебания.

Положительная обратная связь, увеличивающая коэффици­ент усиления, в электронных усилителях практически не приме­няется, так как при этом стабильность его усиления значительно ухудшается.

Для качественной оценки действия цепи обратной связи оп­ределим стабильность коэффициента усиления усилителя с об­ратной связью. Для этой цепи продифференцируем выражение (2.15)

(2.15)

тогда относительное изменение коэффициента усиления усилите­ля с отрицательной обратной связью определяется, как

(2.16)

Отсюда следует, что относительное изменение коэффициен­та усиления усилителя с отрицательной обратной связью в раз меньше относительного изменения коэффициента усиления усилителя без обратной связи. При этом стабильность коэффици­ента усиления повышается с увеличением глубины обратной связи.

Рисунок 1.17 Амплитудно-частотная характеристика