1.6. Влияние обратной связи на внутренние помехи

Внутренние помехи усилителя ограничивают тот минимальный сигнал, который может быть усилен усилителем без заметных искажений, т.е. ухудшают чувствительность усилителя.

Введение ООС приводит к уменьшению этих помех. Действительно, пусть помеха возникает где-то внутри усилителя (рис. 1.6) так, что генератор e_п, замещающий эту помеху, разделяет усилитель на две части с коэффициентами передачи K₁ и K₂, причем общий коэффициент передачи усилителя K = K₁ K₂. Усилитель усиливает e_п в K₂ раз, а коэффициент передачи для помехи по ЦОС равен BK₁; при этом глубина ОС оказывается такой же, как и для сигнала, т.е.

.

Следовательно, напряжение помехи на выходе ослабляется ОС так же, как и сигнал в F раз.

, (1.31)

г де – напряжение помехи на выходе усилителя без ОС. Поскольку ОС ослабляет в равной мере и сигнал и помеху, то отношение при введении ОС останется прежним. Однако, если при введении ОС с глубиной, равной F, одновременно повысить амплитуду сигнала на входе в F раз, то отношение также возрастет в F раз.

Н

Рис. 1.6. Структурная схема усилителя

с внутренней помехой

о как реально можно увеличить уровень входного сигнала? Надо перед устройством с ОС включить предварительный усилитель с коэффициентом передачи F. Естественно, что этот усилитель должен обладать низким уровнем собственных помех, так как в противном случае на вход устройства с ОС будет подаваться смесь сигнала и помехи и увеличить отношение с помощью ОС будет невозможно.

Таким образом, если по отношению к устройству помеха, является внешней, т.е. поступает со стороны источника сигнала, то повысить отношение сигнал/помеха за счёт применения ООС не удается.

Кроме того, во всех своих рассуждениях мы предполагали, что ЦОС не шумит. Если же эти шумы существенны, то никаким увеличением глубины ОС не удается получить на выходе устройства уровень помех ниже уровня этих шумов.

1.7. Влияние обратной связи на нелинейные искажения

Введение ООС позволяет уменьшить нелинейные искажения, возникающие в усилителе. Физически это можно объяснить тем, что посторонние составляющие выходного напряжения или тока – гармоники и комбинационные частоты – по ЦОС поступают на вход усилителя и снова появляются на выходе, но уже в противофазе начальных (задающих) величин. При небольшом исходном коэффициенте гармоник допустимо усилитель считать линейным и тогда гармоники и комбинационные частоты изменяются так же, как и внутренние помехи (1.31) при сохранении одного и того же значения сигнала на выходе, т.е.

. (1.32)

Таким образом, при заданной величине сигнала на выходе ООС уменьшает в F раз коэффициент каждой гармоники (кроме первой !) и общий коэффициент гармоник. Если же задана допустимая величина нелинейных искажений, то действие ООС позволяет увеличить максимально допустимую амплитуду (мощность) сигнала на выходе.

Эти выводы становятся неверными при значительных нелинейностях. Опыты показывают, что в этом случае введение ООС может привести к ещё большем их увеличению.