2.6.3. Оос и стабильность коэффициентов усиления

При помощи ООС весьма эффективно повышается стабильность коэффициентов усиления (коэффициентов прямой передачи). Так, ООС 1-го типа стабилизирует величину K_U. Найдя дифференциалы левой и правой частей (2.103), можно найти [3]:

(2.105)

что означает, что относительная нестабильность (в %) усилителя, охваченного ООС (K_Uос/K_Uос), в (1+ _uK_U) раз меньше относительной нестабильности (в %) коэффициента усиления K_U /K_U. Для транзисторных усилителей это весьма важно, т.к. их коэффициент усиления K_U может изменяться в широких пределах из-за изменений . Чем глубже ООС, тем стабильнее K_Uос. При очень глубокой ООС в соответствии с (2.104) стабильность K_Uос вообще не зависит от изменений K_U (2.105).

Аналогично стабилизируется K_i при 2-м типе ООС, S_п при 3-м типе ООС и R_п при 4-м типе ООС, т.е. их относительные изменения K_i/K_i, S_п /S_п, R_п /R_п уменьшаются в F раз. При этом не имеет значения, какой из дестабилизирующих факторов действует. Это может быть изменение нагрузки, питающего напряжения, изменение параметров транзистора в зависимости от частоты или температуры. Стабилизирующее действие ООС является основой снижения частотных (линейных) и нелинейных искажений и шумов, а также стабилизации режимов покоя транзистора в усилителях. Так, в рассмотренной ранее схеме эмиттерной стабилизации режима покоя (см. рис. 2.5) действует ООС по постоянному току.

2.6.4. Оос и нелинейные искажения

Обычно нелинейные искажения характеризуются коэффициентом гармоники K_г. Из малосигнальной (линейной) теории ООС следует, что коэффициент гармоник K_г.ос усилителя, охваченного ООС, меньше в F раз, чем коэффициент гармоник K_г усилителя без ООС:

. (2.106)

Объясняется это тем, что высшие гармоники, возникающие в усилителе (их нет во внешнем сигнале), уменьшаются в F раз вместе с полезным (внешним) сигналом. Уменьшение полезного сигнала можно скомпенсировать увеличением внешнего сигнала, не содержащего высших гармоник. Уменьшение гармоник в F раз ничем не компенсируется.

Однако равенство (2.106) дает удовлетворительные результаты на практике при сравнительно малом начальном значении K_г, не превышающим 5 %. В общем же уменьшение K_г под действием ООС получается меньше, чем в (2.106). Для ориентировочных расчетов рекомендуется эмпирическая формула определения K_г.ос, обеспечивающая некоторый запас:

, (2.106)

где K_г выражено в процентах.

2.6.5. Оос и частотные искажения

При введении ООС уменьшаются частотные искажения, расширяется полоса пропускания и со стороны низких, и со стороны высоких частот. Именно для снижения частотных искажений часто вводят ООС.

Однако изменение коэффициента неравномерности M_н или M_в амплитудно-частотной характеристики в общем виде находится в довольно сложной зависимости от глубины ООС. Для принятых выше упрощений (область средних частот, минимально-фазовые цепи) эта зависимость упрощается, и для коэффициентов a_нр, a_нэ, a_в в (2.66), (2.71), (2.87) можно найти, что под воздействием ООС они уменьшаются в F раз:

, . (2.107)

Уменьшение частотных искажений объясняется тем, что на высших и низших частотах уменьшается коэффициент усиления (K_н<K_о, K_в<K_о), значит, уменьшается глубина обратной связи (при неизменном коэффициенте обратной связи ):

(1 +  K_н) < (1 + K_о) > (1 + K_в),

т.е. коэффициент усиления в области низших и высших частот уменьшается в меньшее число раз, чем в области средних частот.