3. Підсилювачі Із зворотним зв'язком

3.1. Загальних відомостей

Зворотний зв'язок (ОС) знаходить широке застосування в різноманітних АЕУ, в т.ч. і в УУ. У УУ введення ОС покликане поліпшити ряд основних показників або додати нові специфічні властивості. Особливу, принципову роль ОС грає в мікроелектронних УУ. Можна стверджувати, що без широкого використання ОС було б украй важко здійснити серійний випуск лінійних ІМС.

Зворотним зв'язком називається передача частині (або всій) енергії сигналу з виходу на вхід пристрою. Зніматися сигнал зворотного зв'язку може з виходу всього пристрою або з якого-небудь проміжного каскаду. ОС, що охоплює один каскад, прийнято називати місцевою, а що охоплює декілька каскадів або весь багатокаскадний УУ - загальною.

Структурная схема УУ с ОС приведена на рисунке 3.1.

Зазвичай коефіцієнт посилення УУ і коефіцієнт передачі ланцюгу ОС носять комплексний характер, що указує на можливість фазового зрушення в областях НЧ і ВЧ за рахунок наявності реактивних елементів як в самому УУ, так і в ланцюзі ОС.

Коефіцієнт передачі ланцюгу ОС рівний:

.

Згідно класичної теорії ОС, вплив ОС на якісні показники УУ визначаються поворотною різницею (глибиною ОС):

,

де - визначник при рівності нулю параметра прямої передачі. Рівність нулю цього параметра рівносильно розриву замкнутої петлі передачі сигналу із збереженням навантажуючих иммитансов в місці розриву.

Проходження класичній теорії ОС приводить до складності обчислень, переборної тільки за допомогою ЕОМ.

Для ескізних розрахунків придатна елементарна теорія ОС [6]. Її застосування допустиме тоді, коли є можливість розділення ланцюгів прямої передачі і зворотної передачі . У реальних УУ чіткого розділення цих ланцюгів неможливо, тому розрахунки за допомогою елементарної теорії ОС приводять до погрішності результатів, втім, цілком допустимою для ескізного проектування. Згідно елементарної теорії ОС, глибина ОС визначиться як:

.

Тоді

.

Якщо >0 - ОС носить позитивний характер (ПОС), якщо <0- ОС негативна (ООС), в останньому випадку

,

.

Неважко побачити, що у разі ПОС фази вхідного сигналу і сигналу зворотного зв'язку співпадають і амплітуди складаються, що приводить до збільшення коефіцієнта посилення, у разі ж ООС неспівпадання фаз вхідного сигналу і сигналу зворотного зв'язку приводить до їх віднімання, і, отже, до зменшення коефіцієнта посилення.

Зворотний зв'язок може спеціально вводитися в УУ для зміни його характеристик, а також виникати за рахунок впливу (зазвичай небажаного) вихідних ланцюгів на вхідних (паразитна ОС).

ПОС знаходить застосування в генераторах, а іноді і в частотно-виборчих підсилювачах, в більшості підсилювачів ПОС є паразитною.

Основне застосування в УУ знаходить ООС. Вона дозволяє підвищити стабільність роботи підсилювачів, а також поліпшити інші важливі параметри і характеристики. Відразу слід підкреслити, що зниження коефіцієнта посилення в сучасних УУ за рахунок ООС не є сьогодні вже дуже значним чинником, оскільки широко використовувані мікроелектронні структури з великими власними коефіцієнтами посилення дозволяють мати значний по величині До. Надалі основна увага буде приділена саме ООС. ООС класифікується залежно від способів подачі сигналів ООС у вхідний ланцюг підсилювача і зняття їх з виходу підсилювача. Якщо у вхідному ланцюзі віднімається струм ОС із струму вхідного сигналу, то такі ООС називають паралельною (оскільки вихід ланцюга ООС підключений паралельно входу підсилювача).

Якщо ж у вхідному ланцюзі віднімається напруга вхідного сигналу і сигналу зворотного зв'язку, то такі ООС називають послідовною (оскільки вихід ланцюга ООС підключений послідовно входу підсилювача).

За способом зняття сигналу зворотного зв'язку розрізняють ООС по напрузі, коли сигнал ООС пропорційний вихідній напрузі підсилювача (вхід ланцюга ООС підключений паралельно навантаженню підсилювача), і ООС по струму, коли сигнал ООС пропорційний струму через навантаження (вхід ланцюга ООС підключений послідовно з навантаженням підсилювача).

Таким чином, слід виділити чотири основні варіанти ланцюгів ОС (рис.3.2):

послідовна по струму (последовательно- послідовна, Z-типа), послідовна по напрузі (последовательно- паралельна, H- типу), паралельна по напрузі (параллельно- паралельна, Y-типа) і паралельна по струму (параллельно- последовательная,G- типу). Існують і змішані (комбіновані) ООС.