2.6. Входное и выходное сопротивления усилителя с оc

Влияние ОС на входное и выходное сопротивления сначала рассмотрим лишь качественно. Ограничимся случаем вещественной отрицательной связи и областью средних частот, где комплексность величин не проявляется. Начнем с последовательной связи (рис.10,а).

При отсутствии ОС U_β = 0, зажимы входа всей схемы 1’- 1 совпадают с зажимами входа блока К, и поэтому входное сопротивление равно входному сопротивлению R_ВХ.К блока К. Подадим теперь напряжение ОС U_β, а входное напряжение схемы U₁ оставим прежним. Чтобы связь была отрицательной, U_β должно быть противофазно входному напряжению U₁ т.е. вычитаться из него (мгновенные полярности всех напряжений на рис. 10 условно отмечены знаками «+» и «–»). Поэтому часть напряжения U₁ будет скомпенсирована напряжением U_β и входное напряжение U₃ блока К уменьшится. Значит, уменьшится и входной ток I_ВХ=U₃/R_ВХ.К. А уменьшение входного тока при том же входном напряжении схемы U₁ означает, что увеличилось входное сопротивление. Таким образом, последовательная отрицательная ОС увеличивает входное сопротивление.

В случае параллельной ОС (рис.10,б) входные зажима схемы 1’–1 и блока К совпадают. Поэтому параллельная ОС не изменяет коэффициента усиления по напряжению, но изменяет коэффициент усиления по току. При отрицательной обратной связи этот коэффициент уменьшается. Следовательно, при том же U₁ входной ток I₁ возрастает (на величину тока ОС I_β), что означает уменьшение входного сопротивления. Таким образом, параллельная отрицательная ОС уменьшает входное сопротивление. При этом способ получения сигнала ОС не имеет значения, т.е. связь по току и связь по напряжению влияют одинаково.

Отрицательная ОС по напряжению стабилизирует выходное напряжение, ослабляя его зависимость в том числе и от сопротивления нагрузки, что эквивалентно уменьшению выходного сопротивления усилителя. В пределе при R_ВЫХ.К → 0 выходное напряжение совсем не зависит от R_Н. Аналогично отрицательная связь по току стабилизирует выходной ток, что эквивалентно повышению выходного сопротивления. Все это происходит независимо от способа подачи сигнала ОС во входную цепь, т.е. воздействие ее на выходное сопротивление одинаково и при последовательной, и при параллельной связи.

Количественно входное и выходное сопротивления усилителя с ОС определяются по формуле Блэкмана. Для входного сопротивления в комплексной форме она записывается так:

. (18)

Обратим внимание на то, что Z_ВХ0 и искомое Z_ВХβ определяются оба между одними и теми же входными зажимами 1'-1. Однако Z_ВХ0 ищется при разрыве петли связи (здесь индекс «0» означает равенство нулю петлевого усиления), выполненном так, чтобы остались прежними все пассивные сопротивления схемы. Пример такого разрыва показан в точках 3’–3’’ на рис.8,а.

Формула Блэкмана для выходного сопротивления имеет аналогичный вид:

. (19)

Величины, входящие в (19), аналогичны величинам выражения (18).

Для частных видов ОС формула Блэкмана упрощается благодаря обращению в нуль петлевого усиления, входящего либо в числитель, либо в знаменатель дроби. Так для последовательной связи (рис.2,в) Т_ВХ(∞)=0. Поэтому F_ВХ(∞) =1.