Обратные связи в усилителях. Обратная связь в электронных схемах, страница 2

Обратная связь называется отрицательной, если напряжение обратной связи U_oc, снимаемое с выхода усилительного устройства, подается на его вход противофазно входному напряжению U_вх (рис. 1.3.4, и 1.3.5, а). При этом результирующее входное напряжение U'_вх, которое подлежит усилению, уменьшается и будет равно

U^'_вх = U_вх - U_ос.

Обратная связь называется положительной, если напряжение обратной связи U_ос, снимаемое с выхода усилительного устройства, подается на его вход в фазе с входным напряжением U_вх (рис. 1.3.4, б).

Рис. 1.3.4. Графики, иллюстрирующие: а - отрицательную обратную связь (ООС); б - положительную обратную связь (ПОС)

 При этом результирующее входное напряжение U'_вх, подлежащее усилению, увеличивается и будет равно

U'_вх = U_вх + U_ос.

Кроме того, различают несколько видов обратной связи:

а) обратную связь по напряжению, когда величина напряжения обратной связи пропорциональна величине выходного напряжения, то есть

U_ос = bU_вых;

б) обратную связь по току, когда величина напряжения обратной связи пропорциональна выходному току, то есть

U_ос = R_ос * I_вых (Рис. 1.3.6, б и 1.3.6, б);

в) последовательную обратную связь, подаваемую во входную цепь устройства последовательно со входным напряжением (рис. 1.3.6, а и 1.3.6, б);

г) параллельную обратную связь, при которой напряжение обратной связи Uос подается во входную цепь устройства параллельно входному напряжению источника сигнала (рис. 1.3.6, в).

Рис. 1.3.6. Блок-схемы усилительных каскадов; а - с последовательной ООС по напряжению; б - то же по току; в - параллельной ООС по напряжению

Рис. 1.3.7. Усилительный каскад: а - с параллельной ООС по напряжению;

б,в - с последовательной ООС по току (ламповая и транзисторная схемы)

На рис. 1.3.7 показаны три усилительных каскада, охваченных отрицательной обратной связью: один - по напряжению (рис. 1.3.7, а), а два других - по току (рис. 1.3.7, б, в).

Коэффициентом передачи напряжения обратной связи b называется число, показывающее отношение величины напряжения обратной связи U_ос к величине выходного напряжения U_вых, то есть  b = U_oc / U_вых £ 1.

Коэффициент усиления усилительного каскада с отрицательной последовательной обратной связью по напряжению равен  К_оос = К / (1 + bК) < К, где К - коэффициент усиления каскада без отрицательной обратной связи. Величина (1 + bК) называется глубиной отрицательной обратной связи. Коэффициент усиления каскада с положительной обратной связью равен  К_пос = К_u /(1 — bК) > К.

1.3.1.3 Преимущества и недостатки обратной связи

Хотя при положительной обратной связи коэффициент усиления увеличивается, но в усилительных устройствах этот вид обратной связи почти не применяется, так как при bК ® 1 зачастую электронные усилители при малейшем внутреннем броске тока самовозбуждаются, переходя в режим автогенераторов. Поэтому положительная обратная связь широко используется в электронных автогенераторах электрических колебаний.

Отрицательная обратная связь, хотя и уменьшает коэффициент усиления в  (1 + bК) раз, но она широко применяется в усилительных устройствах для улучшения их качественных показателей. Введение последовательной отрицательной обратной связи по напряжению в усилительное устройство:

а) снижает уровень нелинейных искажений;

б) улучшает коррекцию частотной и фазовой характеристик, расширяя частотную полосу пропускания усиливаемого сигнала в (1 + bК) раз;

в) снижает уровень фона переменного тока, идущего от источника питания (выпрямителя), а также уменьшает влияние других внутренних и внешних помех;

г) увеличивает входное сопротивление усилительного каскада в (1 + + bК) раз, то есть Z_{вх оос} = Z_вх * (1 + bК), где Z_вх есть входное сопротивление каскада без обратной связи;

д) уменьшает выходное сопротивление усилительного каскада в (1 + + bК) раз;