11 Электроника Лекции в презентациях 2012

Питание ОУ

Схема неинвертирующего повторителя входного напряжения с двуполярным питанием.

11

Обратная связь в усилителях

Обратной связью называют передачу всей или части энергии усиленного сигнала с выхода усилителя или отдельного каскада на вход усилителя. Обратная связь может быть внутренней, т. е. возникающей благодаря особенностям конструкции и физическим свойствам усилительных элементов, и внешней, создаваемой в схеме умышленно для придания усилителю определенных свойств и функциональных особенностей.

Обратная связь может возникнуть вопреки желанию конструктора из-за наличия в схеме паразитных связей между каскадами. Такая обратная связь называется паразитной.

Элементы схемы, создающие обратную связь, образуют цепь обратной связи. Коэффициент передачи цепи обратной связи обычно обозначается β. Цепь обратной связи совместно с частью схемы усилителя, которую она охватывает, образует петлю обратной связи, или контур обратной связи. В зависимости от числа петель обратной связи в усилителе обратная связь может быть одно- или многоконтурной.

13

Обратная связь в усилителях

 Если напряжение Uoc обратной связи пропорционально выходному напряжению усилителя, то обратная связь такого вида называется обратной связью по напряжению (рис.). При этом можно передавать всё выходное напряжение на вход схемы или только часть его, используя делитель напряжения, подключаемый параллельно нагрузке. В этом случае сопротивления резисторов делителя напряжения должны быть существенно выше сопротивления нагрузки для того, чтобы не уменьшать ток через нагрузку.

βUос

Обратная связь в усилителях

 Если напряжение Uoc обратной связи пропорционально току в нагрузке усилителя, то обратная связь такого вида называется обратной связью по току (рис.). Для того, чтобы получить напряжение Uoc, нужно использовать резистор R, включаемый последовательно с нагрузкой. В таком случае сопротивление этого резистора должно быть гораздо меньше сопротивления нагрузки для того, чтобы не уменьшать напряжение на нагрузке. Кроме того, мощность этого резистора должна быть достаточной для пропускания большого выходного тока усилителя.

Отрицательная обратная связь

Если усилитель охвачен отрицательной обратной связью, то модуль

При положительной обратной связи модуль коэффициента усиления КПОС:

Отрицательная обратная связь уменьшает модуль коэффициента усиления в (1+βК) раз при любой величине βК. Выражение (1+βК) в усилителях с отрицательной обратной связью называют глубиной обратной связи.

При βК<1 положительная обратная связь повышает коэффициент усиления. Это свойство положительной обратной связи используется в специальных типах усилителей. При βК=1 модуль коэффициента усиления усилителя с положительной обратной связью стремится к бесконечности, что физически соответствует переходу усилителя в режим генерации синусоидальных колебаний. Если βК>1, то синусоидальные колебания на выходе генератора все время возрастают и, наконец, из-за ограничения выходного напряжения генератор переходит в режим формирования прямоугольных колебаний. В таком режиме работы генератор иногда называют автоколебательным мультивибратором. 18

Отрицательная обратная связь

 Если коэффициент усиления усилителя стремится к бесконечности (К→∞ ), то коэффициент усиления усилителя с обратной связью определяется не параметрами усилителя, а только элементами обратной

связи: K 1

ОС

 Такой же результат получается, если в усилителе введена глубокая обратная связь, т. е. βК>>1.

 Одновременно с уменьшением коэффициента усиления, с введением отрицательной обратной связи повышается его стабильность от

дестабилизирующим факторам относятся изменение температуры окружающей среды, старение и замена усилительных элементов и других компонентов схемы, изменение напряжения питания и т. п.

Таким образом, нестабильность коэффициента усиления усилителя с введением отрицательной обратной связи уменьшается в (1+βК) раз.

 Величина частотных искажений в усилителе оценивается

19

коэффициентом частотных искажений: М=К0/К

Отрицательная обратная связь

Аналогично для схемы, охваченной отрицательной обратной связью,

и К0 — модули коэффициента усиления в диапазоне средних частот усилителя, охваченного отрицательной обратной связью, и при разомкнутой цепи обратной связи соответственно;

КООС и К— модули коэффициента усиления на рассматриваемой частоте усилителя, охваченного отрицательной обратной связью, и при разомкнутой обратной связи;

β0 и β — модуль коэффициента передачи цепи обратной связи в диапазоне средних частот и на рассматриваемой частоте.

Учитывая, что обычно в диапазоне нижних и верхних частот рабочей полосы усилителя частотная характеристика понижается относительно диапазона средних частот, можно утверждать, что (1 +βК)/(1+β0К0)< 1.