Классификация обратных связей в усилителях

Обратные связи бывают полезными, если мы их создаем сами, и паразитными (вредными), если они возникают в схемах помимо нашего желания.

По месту нахождения по отношению к усилителю ОС могут быть внутренними, если передача сигнала с выхода на вход происходит через внутренние элементы усилителя, и внешними, если они охватывают усилитель снаружи.

По воздействию на величину коэффициента усиления ОС бывают положительными, если увеличивают его, и отрицательными, если уменьшают.

Реализация полезных обратных связей может быть различной. Различают 4 вида обратных связей:

На рисунках изображены: а) последовательная ОС по напряжению б) параллельная ОС по напряжению в) последовательная ОС по току г) параллельная ОС по току

Для определения вида обратной связи (ОС) нужно "закоротить" нагрузки. Если при этом сигнал обратной связи обращается в нуль, то это ОС по напряжению, если сигнал ОС не обращается в нуль, то это ОС по току. При обратной связи по напряжению сигнал обратной связи, поступающий с выхода усилителя на вход, пропорционален выходному напряжению. При обратной связи по току сигнал обратной связи пропорционален выходному току. При последовательной обратной связи (со сложением напряжений) в качестве сигнала обратной связи используется напряжение, которое вычитается (для отрицательной обратной связи) из напряжения внешнего входного сигнала. При параллельной обратной связи (со сложением токов) в качестве сигнала обратной связи используется ток, который вычитается из тока внешнего входного сигнала.

Наверх

Влияние отрицательной обратной связи на основные характеристики усилителя

Влияние положительной обратной связи не рассматриваем, т.к. она в усилителях практически не используется. Возникновение паразитных положительных обратных связей приводит к ухудшению характеристик усилителя и отказам в работе, что приводит к необходимости предпринимать меры, обеспечивающие устранение или ослабление действия положительной обратной связи.

На практике широко используются отрицательные обратные связи (ООС) в усилителях для целенаправленного изменения характеристик:

Наверх

Коэффициент усиления (Кос)

Как отмечалось выше, коэффициент усиления усилителя, охваченного ООС, определяется по формуле:

Если глубина ООС достаточно велика ΒK >> 1, то K_oc = 1/Β. Это значит, что K_oc зависит только от свойств цепи обратной связи и не зависит от свойств цепи прямой передачи (транзисторы, ОУ и т.д.), которые не отличаются высокой стабильностью параметров. Если цепь обратной связи содержит только высокостабильные элементы (резисторы, конденсаторы и т.д.), то K_oc оказывается стабильным, т.е. всякое изменение коэффициента усиления ослабляется действием ООС.

Наверх

Ачх усилителя, охваченного оос

ООС уменьшает частотные искажения, т.е. расширяет полосу пропускания Δf как в сторону низких (f_H), так и в сторону высоких (f_B) частот.

Рассмотрим пример, где цепь прямой передачи образует ОУ типа К140УД8, а цепь обратной связи резисторы R1 = 9 кОм, R2 = 1 кОм:

R1 и R2 - делитель напряжения, причем  .

, 

АЧХ ОУ К140УД8 и ОУ охваченного ООС с Β = 0,1 показаны на рисунке:

Частота среза f_ср ОУ без ООС равна 10 Гц.

Для определения частоты среза f_ср.ос усилителя, охваченного отрицательной обратной связью, в первом приближении достаточно провести горизонтальную линию на уровне | | = 10 до пересечения с амплитудно-частотной характеристикой используемого операционного усилителя К140УД8. f_ср.ос = 5·10⁵ Гц.

Наверх