Зворотні зв’язки в електронних схемах. Вплив зворотних зв’язків на схемотехніку і параметри підсилювачів. Використання зворотніх зв’язків для лінеаризації нелінійностей в електроних схемах, страница 3

Оцінка якості вихідної напруги з подавленям f_П полягає в тому, що для отримання необхідного рівня корисної складової на виході, на вході можна встановити попередній підсилювач сигналів слабкого рівня, який на буде вносити перешкоди. Оцінка подавлення перешкоди визначається співвідношенням шум/сигнал, або коефіцієнтом гармонік К_Г.  В підсилювачі без зворотнього зв’язку відношення сигнал/шум визначається формулою:

                            .

 При заведені зворотного зв’язку і виконанні попереднього підсилення буде обчислюватись за формулою:

                            .

Така особливість дає можливість не дуже прискіпливо відноситись до підсилювачів потужності при їх проектуванні, незважаючи на те, що вони є головним джерелом перешкод. Необхідно лише передбачити зворотній зв’язок і забезпечити попереднє підсилення сигналу.

З отриманих результатів витікає ще два важливих моменти. По-перше, якість роботи каскадів багатокаскадного підсилювача повинна бути тим вищою, чим ближче він до входу підсилювача. По-друге, в ланці зворотного зв’язку недопустимо встановлювати активні і малостабільні елементи, так як вони зведуть нанівець всі переваги зворотніх зв’язків.

Зворотнім зв’язком можна охопити весь підсилювач і в такому разі він називатиметься загальним. Якщо зворотнім зв’язком охоплюється один або декілька каскадів, то він називається місцевим. В розглянутих випадках вважають, що g є постійним коефіцієнтом. Але в загальному плані g - частотнозалежний коефіцієнт і він може суттєво впливати на частотні властивості підсилювача. Такий зворотній зв’язок називається частотнозалежним.

До цього часу ми розглядали ситуації, коли фазовий зсув підсилювача і ланки зворотного зв’язку дорівнює нулю. Але частотна залежність  говорить про те, що існують частотні діапазони, в яких величина фазового зсуву буде суттєво відрізнятися від нуля, тобто

                      .

 В такому випадку напруга U₁ буде визначатися як геометрична сума U_ВХ і U_З, і може мати місце ситуація, при якій можуть бути справедливими наступні значення

                      ;

                        .

При виконанні цих рівностей, відповідно до (* ) в знаменнику (*) отримаємо нуль. Фізично це означає, що в схемі на якійсь частоті створився позитивний  зворотній зв’язок і на цій частоті . Створення таких умов приводить до того, що, якщо в якомусь каскаді підсилювача з’явиться навіть незначний шум з частотою w₁, то він повинен підсилитись необмежено. Реально він обмежиться лінійним діапазоном прохідної характеристики підсилювача і, знову, буде поданий на його вхід. Тобто на частоті w₁ з’являться незатухаючі коливання або, іншими словами, буде мати місце самозбудження підсилювача і він почне працювати як генератор коливань.

Існують  теоретичні і практичні способи,  які дозволяють проектувати і виготовляти підсилювачі, в яких забезпечується їх стійкість до коливань в заданому діапазоні коефіцієнта підсилення. Вони називаються частотною корекцією і використовуються проектантами електронних схем.

Вплив зворотних зв’язків на схемотехніку і параметри підсилювачів.

Розглядаючи особливості вибору робочої точки в підсилювачі класу А, ми не враховували впливу зворотного (теплового) струму колектора. При протіканні робочого струму колектора або лише струму спокою  транзистор буде нагріватися. В результаті  буде зменшуватись величина потенційного бар’єру емітерного переходу і зростати величина складової колекторного струму, обумовлена неосновними носіями. Це буде приводити до загального зростання величини колекторного струму і подальшого нагрівання транзистора. На сімействі вхідних характеристик транзистора це буде проявлятися в тому, що при незмінному  струмі бази вихідні характеристики будуть зміщуватися вверх (рис.4.6.). Стосовно підсилювача класу А  таке явище приводить до того,

                                 Рис.4.6.                          що робоча точка (точка С) буде зміщуватись вверх по лінії навантаження (точка С₁), причому обмеження такому переміщенню настане лише тоді, коли точка С переміститься на край робочого діапазону, в точку В. Внаслідок такого переміщення транзисторний підсилювач стане непрацездатним.