5.6.2. Анализирующее воздействие отрицательной обратной связи на сквозную передаточную характеристику.

В усилителях с ОС, из-за непостоянства сквозной передаточной характеристики () петлевая передачаи соответственно глубинаОСтакже являются функциями напряжения. Вследствие этого текущие значения:

- при наличиеОС;

-отсутствии ОС;

-петлевая передача;

- глубина обратной связи,

могут отличаться от их исходных значений:

- соответствует начальному участкуСПХпри.

При наличии ООС, ее глубинаимеет большие значения в той области СПХ, гдеимеет большие значения, и соответственноимеет меньшие значения при меньших.

Соответственно соотношение для ;

при наличие ООСи при условииk_1.20можно записать:

(5.8)

на основании этого можно видеть, что рост приводит к искусственному уменьшению. Т.е. относительные уменьшениякоэффициента усиленияпри введенииООС оказывается различными на различных участкахСПХ. Они максимальны в области больших значенийи минимальны в области малых значений. Т.е. на интервале выходных напряженийвариацииU_выхприведет к уменьшению вариациипри наличии ООС. Это вызвано различием глубины обратной связи на интервалеU_выхи равно отношениюВыше сказанное иллюстрируем рис.5.11а

Из ранее рассмотренного соотношения:

, можно записать:

(5.9)

С помощью (5.9) можно восстановить ход СПХ и АХ в форме зависимости выходного напряжения от входного (рис. 5.11б).

Из рис.5.11б видно, что введение ООСв усилительный тракт приводит к линеаризации ходаСПХ. Это наиболее заметно, гдеимеет повышенные значения, а гдеимеет пониженное значение,ОСна ходСПХвлияния не оказывает.

Следствием линеаризующего влияния ООСнаАХусилительного тракта, является уменьшение коэффициента гармоникK_Г.fв усилителе охваченномООСглубинойF при одном и том же уровнеU_m.вых. Снижение коэффициента гармоник происходит вF раз, т.е..

(); С учетом того, что введениеООСприводит к снижению коэффициента усиления, значит уменьшение иU_вых, следовательноk_Г.fбудет уменьшаться более чем вF раз.

5.7 Влияние обратной связи на ход амплитудно-частотной характеристики

ООСулучшает частотные свойства широкополосных усилителей, уменьшая зависимость от частоты коэффициента усиления. Это обусловлено во-первых, изменением модуля глубиныОС(она имеет меньшее значение на частотах, где исходный коэффициент усиления занижен); во-вторых, в районе крайних частот полосы пропускания(f_н , f_в)в петлеОСнаблюдаются дополнительные фазовые набеги, что приводит к изменению характераОС(ООСпереходит вПОС).

Зависимость модуля глубины ОСот частоты обусловлена в первую очередь непостоянствомАЧХосновного усилительного звена.

С введением ООСимеем относительное изменение коэффициента усиления:

, (5.10,а)

где: АЧХ без ООС,

АЧХ с ООС.

- петлевая передача на наименьшей частотеf₀.

- нормированная АЧХ петлевой передачи.

Либо (5.10,а) в нормированном виде:

(5.10,б)

где: - нормированнаяАЧХусилительного тракта безОС,

- нормированнаяАЧХ усилительного тракта сОС.

Рассматривая соотношения (5.10) можно видеть, что снижение уровня АЧХ усилительного тракта без петли ОС[K(f), M(f)] приводит к уменьшению глубиныОС[] и следовательно к повышению относительной АЧХ усилительного тракта сОС[,]. Это позволяет расширить полосу пропускания усилительного тракта в первую очередь обусловлены частотными свойствами блокаK_3.4, то в соотношении (5.10)можем заменить на, тогда имеем:

(5.11)

на рис.5.12 показаны зависимости АЧХ.

За счет дополнительных фазовых набегов на границе АЧХходАЧХ (5.10, 5.11, рис.5.12) несколько отличается, т.е.фактические измененияАЧХ при введенииОСоказываются меньше, чем согласно соотношений (5.10, 5.11).

В ряде случаев ОС может сопровождаться не уменьшением, а увеличением ординатАЧХи даже значениемM_f (f)>1. Это наблюдается на частотах, где набег фаз при прохождении сигналов по петлеОС приближается ки превосходит его,происходит увеличениеK_f (f)поскольку ООСпереходит вПОС.

Цепи ОСчасто организуются в виде частотно-избирательных цепей. Т.е. обеспечивается глубокаяООСна основной частоте. НормированнаяАЧХусилителя сОСоказывается противоположной по отношению к нормированнойАЧХцепиОСи звенаK_5.6. Так, еслиK_5.6выполнено как фильтр низких частот, то усилительный тракт в целом будет соответствовать фильтру верхних частот и т.д.