Обратная связь по току последовательного типа

На рис. 2.10 приведена структурная схема усилителя, охваченного после-довательной обратной связью по току. Поскольку сопротивление Z_св, с которо-го снимается напряжение обратной связи , пропорциональное выходному току, является общим как для выходной, так и входной цепи, необходимо вы-полнить условиеZ_св << Z₂, Z_св << Z_вхK, Z_св << Z₁ с тем, чтобы Z_св не оказывало заметного влияния в выходной и входной цепях.

Используя логику анализа схемы рис. 2.10, аналогичную той, что приве-дена в пункте 2.2.1, изобразим две схемы замещения выходной цепи:

а) по отношению к напряжению на входе U_вх;

б) по отношению к напряжению U₁ с учётом обратной связи.

Эти схемы приведены на рис. 2.11.

Следуя методу, применявшемуся в пункте 2.2.1, определим выходной ток как

(2.16)

Как видно из схемы замещения (рис. 2.11, а), . Тогда

. (2.17)

Решая полученное уравнение относительно , имеем

. (2.18)

В выражении (2.18) коэффициент при Z₂ равен единице. Следовательно, остальная часть знаменателя представляет собой выходное сопротивление уси-лителя с обратной связью по току, то есть

. (2.19)

Коэффициент усиления собственно усилителя не изменяется при введе-нии связи по току, то есть .

Аналогично выражению (2.8) напишем формулу для коэффициента уси-ления нагруженного усилителя

(2.20)

Подставляя в (2.20) выражение для , полученное аналогично (2.9), имеем

и тогда

. (2.21)

Поделив числитель и знаменатель выражения (2.21) на , получим

(2.22)

где коэффициент обратной связи .

Таким образом, коэффициент передачи по напряжению при наличии об-ратной связи по току последовательного типа оказывается таким же, как и при наличии обратной связи по напряжению последовательного типа.

Как видно из (2.19) отрицательная обратная связь по току (если связь от-рицательная, то перед будет знак +) в противоположность отрицательной обратной связи по напряжению (см. выражение (2.15)) увеличивает выходное сопротивление усилителя.

Зависимость глубины обратной связи А от сопротивления нагрузки Z₂ как и в пункте 2.2.1, проанализируем для двух режимов: короткого замы-кания и холостого хода в цепи нагрузки.

если Z₂ = 0, то имеет наименьшую величину для ПОС и наибольшую для ООС.

При Z =  А = 1, т.к. I₂ = 0 и , то есть ОС отсутствует.

Если при размыкании выходных зажимов усилителя обратная связь исчезает , значит в усилителе применена ОС по току. На рис. 2.12 дан пример схемы усилительного каскада, в котором имеет место отрицатель-ная обратная связь по переменному току, которая образуется за счёт того, что резистор в цепи эмиттера (R_э) не шунтируется ёмкостью и на нём создается па-дение напряжения , пропорциональное выходному току, то есть току кол-лектора.

Обратная связь по напряжению параллельного типа

На рис. 2.13 изображена структурная схема обратной связи по напряже-нию параллельного типа.

Как видно из рис. 2.13 цепь обратной связи b представлена резистором Z_A. При этом необходимо, чтобы собственное входное сопротивление усили-теля Z_вх >> Z_A. Как видно из рис. 2.13, U₁ = U_вх, которое получается как падение напряжения, создаваемое токами I₁ и на сопротивленииZ_вх.

Результирующий ток I_вх и напряжение U_вх могут быть найдены методом суперпозиции, который справедлив в том случае, когда генераторы Е₁ и U₂ вза-имно независимы. В данном случае эти эквивалентные генераторы можно считать взаимно независимыми в том смысле, что U₂ появляется за счёт мест-ного источника питания. Таким образом, эквивалентная схема, позволяющая произвести анализ методом суперпозиции, будет иметь вид (рис. 2.14).

Определим сначала ток I₁, считая U₂ равным 0

. (2.23)

Отношение токов определим как

. (2.24)

Найдём теперь ток , считаяЕ₁ = 0

. (2.25)

Отношение токов иопределим аналогично предыдущему (2.24) как

. (2.26)

Входной ток I_вх (рис.2.14) равен сумме токов и, то есть

,

а входное напряжение

. (2.27)

Подставив значения токов I_вх и I_вх, найденные из (2.24) и (2.26), в выра-жение (2.27) и произведя соответствующие преобразования, получим

(2.28)

В данном случае U₁ и – составляющие падения напряжения в одном и том же сопротивленииZ_вх, т.к. в этом сопротивлении происходит сложение то-ков.

Проверим, что , а

Действительно, непосредственно из схемы (рис. 2.14) видно, что

(2.29)

Таким образом, коэффициент обратной связи при параллельном введении обратной связи зависит отZ₁. Это является существенным недо-статком параллельной обратной связи, т.к. при замене транзисторов или ламп в каскаде, предшествующем петле обратной связи, а также при возбуждении уси-лителя с ОС от различных источников, изменяется глубина параллельной об-ратной связи, а значит и усиление всей системы.

В связи с тем, что при параллельном введении обратной связи при (2.29), то есть обратная связь отсутствует, следует определять не коэффи-циент усиления по отношению к, а коэффициент усиления по отноше-нию к ЭДС источника, приняв за исходную величину сквозной коэффи-циент передачи усилителя.

Под эквивалентными параметрами выходной цепи следует понимать и, где– выходное сопротивление, определённое с учётом.

Используя анализ, аналогичный тому, который был проделан в пункте 2.2.1, найдём параметры выходной цепи

(2.30)

и

. (2.31)

Сквозной коэффициент передачи нагруженного усилителя при наличии обратной связи по напряжению параллельного типа выразится как

. (2.32)

Для чисто отрицательной обратной связи, учитывая (2.11) и (2.14),

.(2.33)

Механизм изменения сквозного коэффициента передачи за счёт влияния обратной связи состоит в том, что при неизменномЕ₁ происходит из-менение напряжения , которое при отрицательной обратной связи уменьшается, а при положительной обратной связи увеличивается.

Зависимость глубины обратной связи А от сопротивления нагрузки Z₂ получается такой же, как и в случае обратной связи по напряжению последо-вательного типа. На рис. 2.15 приведён конкретный пример схемы, в которой имеет место ООС по напряжению параллельного типа за счёт того, что с выхо-да (резистор R_K) через R_A часть напряжения подаётся на вход в противофазе с входным сигналом.