7.Обратная связь в электронных усилителях

7.1. Виды обратной связи. Структурные схемы

Обратной связью в усилителях называют связь между электрическими цепями, которая обеспечивает передачу сигналов из выходных цепей усилителя во входные цепи.

Цепь прямой передачи - это усилитель без обратной связи, характеризуется усилительным параметром А (коэффициентом усиления K_uилиK_i, крутизнойS_yили сопротивлением прямой передачиR_п). Цепь обратной связи характеризуется параметром(либо коэффициентом передачи, показывающим, какая часть выходного напряжения или тока возвращается на вход усилителя, либо проводимостью, либо сопротивлением передачи).

На входе происходит сложение или вычитание входного сигнала и сигнала обратной связи, и результирующий сигнал поступает на вход цепи прямой передачи и усилителя.

Петлей обратной связи называют замкнутый контур, начинающийся от входа цепи прямой передачи и заканчивающийся выходом цепи обратной связи: входной сигнал петлиХ₁, а выходной - этоХ_о.с.

Обратную связь называют отрицательной, если она уменьшает усиление; сигнал обратной связи в противофазе с входным, т.е. Х₁=Х_вх– Х_о.с. При положительной обратной связи сигнал обратной связи в одной фазе с входным: Х₁=Х_вх+Х_о.си при этом усиление возрастает.

В усилителях применяют в основном отрицательную обратную связь для улучшения качественных показателей.

В зависимости от способа получениясигнала О.С. различают:

1. обратную связь по напряжению, когда сигнал ОС пропорционален выходному напряжению:U_о.с(илиI_о.с)U_вых;

2. обратную связь по току, когда сигнал ОС пропорционален току в нагрузке:U_о.с(илиI_о.с)I_вых;

3. комбинированную ОС, когда сигнал ОС содержит составляющие, пропорциональные U_выхиI_вых.

По способу введенияво входную цепь усилителя сигнала обратной связи различают:

1. последовательную ОС, при которой происходит сложение входного напряжения и напряжения ОС:U₁=U_вхU_о.с;

2. параллельную ОС, при которой происходит сложение входного тока и тока ОС:I₁=I_вхI_о.с.

7.2. Влияние оос на параметры усилителя

7.2.1.Коэффициент усиления

Рассмотрим влияние ООС на усилительный параметр А в общем случае.

Параметр А=Y_вых/Х₁характеризует усилитель без обратной связи, параметр=Х_о.с/Y_выххарактеризует цепь обратной связи.

А - коэффициент петлевого усиления, или коэффициент разомкнутой петли обратной связи, величина безразмерная, т.к. связывает однородные сигналы: Х_о.с=АХ₁.

Найдем усилительный параметр при наличии ООС: А_о.с=Y_вых/Х_вх.

Подставим Х_вх=Х₁+Х_о.с=Х₁(1+А): А_о.с=Y_вых/ Х₁(1+А)=А/(1+А).

Видно, что при ООС усиление уменьшается в (1+А) раз. Чем больше петлевое усиление, тем больше глубина обратной связи.

Если А>>1, т.е. при очень глубокой ООС, то усилительный параметр А_о.с1/определяется только цепью обратной связи и от параметров основного, усилительного четырехполюсника практически не зависит. При этом возрастает стабильность параметра А. Если относительная нестабильность параметра А без обратной связи_А=А/А, то при введении ООС нестабильность усиления уменьшается:

_Ао.с=А_о.с/А_о.с=_А/(1+А) в то же число (1+А) раз.

Полученные результаты справедливы для любого конкретного усилительного параметра:

усиления по напряжению или по току:

K_u.o.c=K_u/(1+_uK_u);K_I.o.c=K_I/(1+_IK_I) ;

крутизны прямой передачи

S_Yo.c=S_Y/(1+_RS_Y) ; в этом случае_R=U_о.с/I_вых;

сопротивление прямой передачи

R_По.с=R_П/(1+_SR_П) ; в этом случае_S=I_о.с/U_вых.

При глубокой ООС приближено: K_uо.с1/_U;K_Iо.с1/_I;

S_Yo.c=1/_R ; R_По.с1/_S.