4.Виды обратной связи в усилителях

Различают несколько видов обратной связи в усилителях, изменяющими коэффициент передачи напряжения или тока усилите­ля, а также его входное и выходное сопротивления.

На рис.4а приведена структурная схема усилителя с последовательной обратной связью по напряжению. Здесь напряжение ОС подается последовательно с внешним входным напряжением U_вх, т.е. на вход усилительного элемента подается сумма напряжений. Напряжение ОС снимается с делителя выходного напряжения. Э.Д.С. эквивалентного генератора напряжения определяется через коэффициент усиления по напряжению в режиме холостого хода К_uхх.

На рис.3б показана принципиальная схема усилителя на БТ с последовательной обратной связью по напряжению. В этой схеме напряжение ОС снимаемое с выхода второго каскада подается на вход первого каскада последовательно с внешним входным напряжением.

а) б)

Рис.4. Последовательная обратная связь по напряжению

Структурная схема усилителя с параллельной обратной связью по току приведена на рис. 5а. Здесь напряжение ОС пропорционально выходному току усилителя и подается на вход параллельно внешнему входному напряжению. Таким образом, на вход усилительного элемента подается сумма тока от внешнего источника и тока ОС. Поэтому удобно использовать эквивалентную схему усилительного элемента в виде генератора тока, коэффициент передачи которого в режиме короткого замыкания выхода равен К_iхх.

а) б)

Рис.5. Параллельная обратная связь по току

На рис.5б показана соответствующая принципиальная схема усилителя с параллельной обратной связью по току. Здесь напряжение ОС, пропорциональное выходному току снимается с эмиттерного резистора второго каскада и подается параллельно внешнему входному сигналу.

На рис. 6а приведена структурная схема усилителя с последовательной обратной связью по току.

На рис.6б показана соответствующая принципиальная схема однокаскадного усилителя с последовательной ОС по току. Здесь напряжение ОС, пропорциональное выходному току оказывается включенным последовательно с внешним входным напряжением. Коэффициент усиления такого усилителя при глубокой обратной связи почти не зависит от свойств транзистора, а определяется отношением резисторов R_к/ R_э.

а) б)

Рис. 6. Последовательная обратная связь по току

Схема, представленная на рис. 7а, называется схемой парал­лельной обратной связи по напряжению. На рис.7б приведена соответствующая принципиальная схема с параллельной ОС по напряжению. Здесь выходное напряжение через резистор обратной связи подается на вход каскада параллельно внешнему входному напряжению.

а) б)

Рис. 7. Параллельная обратная связь по напряжению.

5. Входное и выходное сопротивление усилителя

Входное сопротивление последующего каскада обычно подключается параллельно сопротивлению нагрузки предыдущего и, шунтируя последнее, уменьшает усиление предыдущего каскада. Это характерно для усилительных каскадов на БТ, входное сопротивление которых соизмеримо, а иногда и меньше сопротивления нагрузки. При использовании полевых транзисторов, имеющих входное сопротивление, значительно большее, чем сопротивление нагрузки, влияние входного сопротивления можно не учитывать.

В отсутствие ОС входное сопротивление АЭ определяется свойствами его межэлектродного промежутка, на который поступает сигнал от источника сигнала или предыдущего каскада. Чаще всего входное сопротивление АЭ в области верхних частот можно представить в виде параллельного соединения резистора и конденсатора, имитирующего межэлектродную и монтажную емкости на входных зажимах АЭ. Поэтому с повышением частоты входное сопротивление каскада без ОС уменьшается и его шунтирующее действие на сопротивление нагрузки предыдущего каскада проявляется сильнее. Это вызывает падение усиления с повышением частоты входного сигнала.

Действие ОС на входное сопротивление зависит только от способа подачи напряжения ОС на вход усилителя (последовательная или параллельная ОС). Определим входное сопротивление для схемы с последовательной ОС по напряжению (рис.4а). Обозначим входное сопротивление каскада с учетом действия ОС R_вх.ос=U_вх.ос/I_вх и в отсутствие ее R_вх=U_вх/I_вх. Полагая, что под действием ОС напряжение сигнала не изменяется, имеем:

(15)

где U_ос—напряжение на выходе цепи ОС. Знак (+) соответствует ПОС, а знак (—) — ООС.