3. Обратные связи в усилителях

Обратная связь (ОС)– передача части сигнала с выхода устройства на его вход. Сигнал ОС зависит от одного из выходных параметров устройства: напряжения, тока, частоты вращения, температуры и т.п. В соответствии с этим ОС разделяет на ОС по напряжению, току, скорости, температуре и т.п.

На входе устройства происходит сложение входного сигнала и сигнала ОС. Если эти сигналы суммируются так, что алгебраически складываются их напряжения, то ОС называется последовательной. При алгебраическом суммировании токов – параллельной ОС.

Если на входе складываются сигналы разных знаков, то ОС является отрицательной (ООС). В этом случае на входе схемы действует сигнал, который меньше входного (является разностью двух сигналов ). Выходной сигнал при этом уменьшается, т. к. снижается коэффициент усиления, но возникающие искажения сигнала снижаются, что объясняется следующим: в усилителе без ОС при высоком входном напряжении за счет нелинейных искажений в выходном напряжении кроме основной появляются высшие гармоники, искажающие форму выходного напряжения. При введении ООС напряжения этих гармоник через цепь обратной связи подаются на вход усилителя и вычитаются из выходного напряжения, так как благодаря ООС они будут поступать в противофазе с напряжением гармоник, появляющихся вследствие нелинейных искажений. Таким образом, величина гармоник при том же значении выходного напряжения уменьшится, а, следовательно, искажения усиливаемого напряжения в усилителе с обратной связью будут меньше. Отрицательные обратные связи применяются в усилителях: ООС по напряжению стабилизирует напряжение, ООС по скорости стабилизирует скорость и т.п.

При положительной ОС (ПОС) на вход устройства подается сумма входного сигнала и сигнала ОС, выходной сигнал увеличивается, но стабильность выходного параметра падает. ПОС используют для ускорения переходных процессов, в схемах генераторов и импульсных устройствах.

Рисунок 10.9– Структурная схема усилителя с обратной связью

4. Дифференциальный каскад

Схема дифференциального каскада приведена на рисунке 10.10, где транзисторы VТ1, VТ2 и резисторы R_К1 и R_К образуют мост, в одну диагональ которого включаются источники питания + Е_К1 и – Е_К2, в другую – нагрузка.

Рисунок 10.10 – Симметричный дифференциальный каскад

В дифференциальном (параллельно-балансном) каскаде высокие показатели могут быть достигнуты только при симметрии (балансировке) моста. В симметричном каскаде R_К1 = R_К2 = R_К, а транзисторы VТ1, VТ2 должны быть идентичны по своим параметрам.

В каскаде осуществляется стабилизация режима покоя. Если при нагреве возрастут I_К.п1 и I_К.п2, то увеличится ток I=(I_Э.п1 + I_Э.п2), протекающий через R_Э, и напряжение U_Э,п возрастет: U_Э,п >0. Напряжения U_БЭ,п1 = U_БЭ,п2 = Е_Э –R_Э (I_Э.п1 + I_Э.п2) уменьшатся, эмиттерные переходы транзисторов станут пропускать меньший ток, в результате токи коллектора I_К.п1 и I_К.п2 стабилизируются. В дифференциальном каскаде R_Э велико, а стабилизация точки покоя точная, поэтому можно считать, что I_Э.п1 + I_Э.п2 = const, т.е. через резистор R_Э на схему каскада подается стабильный ток.