§ 1. Основные виды обратных связей.

По способу сложения входного сигнала и сигнала обратной связи на входе усилителя обратные связи делят на последовательные и параллельные. По способу подачи сигнала с выхода усилителя в цепь ОС различают ОС по напряжению и по току. Комбинации этих способов дают 4 основных вида ОС:

1. Последовательная ОС по напряжению (рис.2)

Рис.2

Здесь складываются напряжения: (1),

а напряжения ОС пропорциональны выходному: (2), причем не зависит от

2. Последовательная обратная связь по току (рис.3)

Рис.3

В отличие от предыдущего случая, в этой схеме пропорционально входному току: (3). Учитывая, что , можно формально записать и для этой схемы соотношение (2),

выразив через : . Однако коэффициент в данном случае зависит от .

3. Параллельная обратная связь по напряжению (рис.4)

Рис.4

В данном случае складываются токи : , причем ~ .

4. Параллельная обратная связь по току (рис.5)

Здесь ~ . Кроме этих четырех основных видов ОС применяются и их комбинации.

§ 2. Коэффициент усиления усилителя с обратной связью.

Представим структурную схему усилителя в виде, объединяющем все виды ОС (рис.6)

1’ 1

2

1’ 1

2

Рис.6

Предположим, что усилитель имеет бесконечно большое входное сопротивление. Если реально это не так, будем считать сопротивление переменным в сумматоре . При таком предположении ток как при замкнутых так и при разомкнутых сочках 1’ и 1.

Пусть ключ разомкнут, напряжения известны (например, заданы источником э.д.с.), усилитель работает в линейном режиме. Тогда по принципу суперпозиции можно написать: (4), где

Коэффициент определяет передачу сигнала от источника на вход усилителя . Коэффициент характеризует передачу сигнала через усилитель; цепь ОС и сумматор обратно к входу усилителя и носит название коэффициента петлевого усиления. Коэффициент можно представить в виде:

(5),

где

при разомкнутой цепи обратной связи.

Замкнем теперь ключ. При этом и из (4) получаем: (6).

Определим коэффициент усиления усилителя с обратной связью:

(7).

Подставляя в (7) отногшение из (6), получим: (8).

Это выражение является общим для всех видов ОС. В случае последовательности ОС (и по напряжению, и по току) оно упрощается, так как при этом . Действительно, в схемах рис.2 и 3 . При параллельной ОС . Нужно также отметить, что для схем рис.4 и 5 , т.к. цепь ОС шунтируется источником сигнала .

Положительная и отрицательная обратная связь.

Коэффициент петлевого усиления в общем случае является величиной комплексной. Представим его в показательной форме:

Рассмотрим два случая, когда становится вещественной величиной:

1.

(10)

Рассматриваемый случай соответствует «положительной» ОС. При этом сигнал ОС совпадает по фазе с напряжением , что приводит к увеличению амплитуды сигнала, поступающего на вход усилителя и к увеличению . При . Это означает, что напряжение на входе усилителя существует и при , т.е. усилитель превращается в генератор сигналов – самовозбуждается.

2.

(12)

Это случай «отрицательной» ОС. Фаза сигнала ОС отличается на от фазы , уменьшается напряжение на входе усилителя и его коэффициент усиления.

Несмотря на снижение коэффициента усиления отрицательная ОС широко используется, так как она позволяет улучшить другие показатели усилителя. Дальше будем рассматривать в основном случай отрицательной обратной связи.