Лекции / СТКУ_какие_то_лекции

рис.3-5

3.1.3. Последовательная по входу и параллельная по выходу обратная связь

Это гибридная схема (рис.3-6).

рис.3-6

Данная схема ОС не действует при холостом ходе на входе

(Z1 = ∞) и при коротком замыкании на входе (Y2 = ∞). Для получения ОС на выходе ставят делитель ZB1, ZB2 (резисторы, конденсаторы, их комбинации, трансформаторы и т.д.).

Пример реализации такой обратной связи (рис.3-7):

рис.3-7

Напряжение ОС U1B = U2 равно напряжению на выходе. В схеме отсутствует узел 1 – признак последовательной связи.

Z2 = R2, а Z1В и Z2В отсутствуют. Связь отрицательная, так как U1 U1 U1B .

3.1.4. Параллельная по входу и последовательная по выходу ОС

Схема параллельной по входу и последовательной по выходу ОС приведена на рис.3-8:

ОС не действует при коротком замыкании на входе (Y = ∞) и в режиме холостого хода на выходе (Z2 = ∞, Y2 = 0). Y1B, Y2B – выполняются в виде комбинации из R, C, трансформаторов и т.д.

рис.3-8

ОС не действует при коротком замыкании на входе (Y = ∞) и в режиме холостого хода на выходе (Z2 = ∞, Y2 = 0). Y1B, Y2B – выполняются в виде комбинации из R, C, трансформаторов и т.д.

Пример реализации такой ОС (рис.3-9):

Rэ - предназначено для замыкания цепи питания по цепи база-эмиттер.

рис.3-9

Комплексное сопротивление источника сигнала

Напряжение смещения подается на базу через делитель Rб1

и Rб2.

Для устранения дополнительной (местной) ОС на Rб2 – ставится конденсатор Сбл.

Переменная составляющая тока коллектора ik = i2, вызванная напряжением сигнала U1 проходит в составе эмиттерного тока iэ = iб+iк = i1 через источник сигнала, т.е. возвращается на вход.

Это схема эмиттерной стабилизации с ОС на резисторе Rэ для схемы с общей базой.

3.2. Влияние ОС на коэффициенты усиления /1/

Рассмотрим влияние ООС на коэффициенты усиления, охваченного последовательной обратной связью по напряжению (рис.3-10).

рис.3-10

В структурную схему входит цепь прямой передачи и цепь обратной связи (цепь обратной передачи). Предполагается, что указанные цепи линейные. На усилитель с обратной связью подается внешний синусоидальный входной сигнал uвх1, а на цепь прямой передачи — сигнал uвх2. Цепь прямой передачи характе ризуется комплексным коэффициентом усиления по напряжению Ku (коэффициентом прямой передачи):

Ku Uвых , Uвх2

где Uвых , Uвх2 — соответственно комплексные действу-

ющиезначениянапряжений uвх2 и uвых.

Цепь обратной связи характеризуется комплексным коэффи-

циентомобратной связи :

Uос

Uвых

где Uос — комплексное действующее значение напряжения обратной связи uос.

Коэффициент усиления усилителя, охваченного обратной связью. определяетсяпоформуле

Kuос Uвых Uвх1

где Uвх1 комплексное действующее значение напряжения

uвх1. Легко заметить, что при отрицательной обратной связи

Uвх2 Uвх1 Uос

Uвх1 Uвх2 Uос

Поэтому

Таким образом,

т.е. коэффициент усиления по напряжению при последовательной отрицательной обратной связи уменьшается. Коэффициент усиления по току при этом виде обратной связи не изменяется:

Рассмотрим влияние ООС на коэффициенты усиления, охваченного параллельной обратной связью по напряжению

(рис.3-11).

рис.3-11

Так как для этого вида обратной связи

Uвх1 Uвх2 Uос ,

то коэффициент усиления по напряжению при этом виде обратной связи не изменяется:

Коэффициент усиления по току при этом виде обратной связи (отрицательной):

Iвх2 Iвх1 Iос

Iвх1 Iвх2 Iос

и, соответственно,

- уменьшается.

При комбинированной по входу ОС составляющая последовательной ОС влияет только на коэффициент усиления по напряжению, а составляющая параллельной ОС – только на коэффициент усиления по току.

Величину 1 Ku называют глубиной обратной связи, а

величину Ku называют петлевым усилением. Если глу-

бина обратной связи достаточно велика, то 1 Ku » 1 и

Kuос 1

Отсюда можно сделать следующий очень важный вывод: если глубина отрицательной обратной связи достаточно велика, то коэффициент усиления усилителя, охваченного обратной связью Киос, зависит только от свойств цепи обратной связи и не зависит от свойств в цепи прямой передачи.

3.3. Стабильность коэффициента усиления при обратной связи /1/

Как было показано выше, коэффициент усиления усилителя, охваченного отрицательной обратной связью, однозначно определяется:

Пусть коэффициенты Ku и являются вещественными.

Тогда и коэффициент Kuос - вещественный. Будем для

этого случая использовать обозначения Кu, и Кuос. Пусть в некотором частотном диапазоне коэффициент Кu изменяется в пределах от 10000 до 1000 (на 90% по отношению к значению 10000), а коэффициент является постоянным, = 0,1.

Тогда в соответствии с формулой для Кuос окажется, что Кuос будет изменяться в пределах от 9,99 до 9,9 (примерно на 1%). Таким образом, изменение коэффициента усиления после введения отрицательной обратной связи станет значительно меньшим.

Важно уяснить, что если все же необходимо повысить коэффициент усиления до 10000, то и в этом случае использование отрицательной обратной связи значительно улучшит стабильность.

Пусть для получения большого коэффициента усиления использованы четыре включенных последовательно описанных усилителя, охваченных отрицательной обратной связью.

Тогда в рассматриваемом диапазоне частот общий коэффициент усиления будет изменяться в пределах от 9960 (9,99 • 9,99 • 9,99 • 9,99) до 9606 (9,9 • 9,9 • 9,9 • 9,9). Изме-

Это, очевидно, значительно меньше 90%.

3.4. Влияние отрицательной обратной связи на входные и выходные сопротивления (проводимости) /1/

3.4.1. Влияние отрицательной обратной связи на входное сопротивление

Обратимся к структурной схеме усилителя с последовательной отрицательной обратной связью по напряжению

(рис.3-12):

рис. 3-12

Обозначим через ZBX входное комплексное сопротивление цепи прямой передачи:

Zвх Uвх2 Iвх

где Iвх - комплексное действующее значение тока iвх.

Найдем входное комплексное сопротивление усилителя Zвхос , охваченного обратной связью: