Обратные связи в усилителях. Обратная связь в электронных схемах, страница 4

Для усилителя с последовательной ОС по напряжению в области высших частот сигнала коэффициент усиления определяется соотношением

 

   (1.3.2.7)

где  — постоянная времени усилителя с ООС в области высших частот;

(K₀)_c — коэффициент усиления на средних частотах усилителя с ООС.

Отсюда следует, что постоянная времени нагрузочной цепи усилителя с последовательной ООС по напряжению в (1+К₀c) раз меньше постоянной времени усилителя без ОС. Это означает, что верхняя граничная частота (w_В^*) усилителя с ОС увеличивается в (1+К₀c) раз, расширяя полосу пропускания для высших частот. В области высших частот имеем

 или  (1.3.2.8)

где (t_н)_с = t_н (1 + К₀c).

Выражение (3.8) показывает, что постоянная времени на нижних частотах увеличивается в (1+К₀c) раз, то есть нижняя граничная частота (w_Н^*)_с усилителя с ООС уменьшается, расширяя его полосу пропускания.

1.3.2.3. Уменьшение нелинейных искажений при ОС.

Нелинейные искажения сигнала возникают при образовании новых гармонических составляющих в его спектре. С введением ООС помехи, возникающие в усилителе в виде новых гармонических составляющих , подаются цепью ОС на вход усилителя и снова появляются на его выходе, но уже в противофазе. Допустим, на выходе усилителя без ОС возникло напряжение помехи . Но при наличии ОС эта помеха создает на входе усилителя напряжение c()_с . На выходе усилителя появляется усиленное напряжение помехи . В результате в стационарном режиме усилителя с ОС напряжение помехи представляет собой сумму напряжений  и D:

Отсюда  

Для усилителя с ООС напряжение помехи определяется соотношением  (1.3.2.9)

Таким образом, введение ООС уменьшает напряжение помехи усилителя (1+Кc) раз.

1.3.2.4. Изменения входного и выходного сопротивлений каскада при наличии ОС.

Входное сопротивление при отсутствии ОС определяется входным напряжением и током усилителя . При последовательной ОС входное сопротивление определяется соотношением

    (1.3.2.10)

Последовательная ООС увеличивает входное сопротивление в (1+Кc) раз, ПОС уменьшает его в (1-Кc) раз.

При параллельной ОС входное сопротивление усилителя составляет

    (1.3.2.11)

В результате входное сопротивление усилителя уменьшается как при положительной, так и при отрицательной параллельной ОС. Таким образом, применение ОС позволяет управлять значением входного сопротивления от достаточно высоких (тысячи мегом) до очень малых (тысячные доли Ом) значений входных сопротивлений.

Выходное сопротивление усилителя также сильно зависит от вида ОС. Если ОС в схеме усилителя вводится по напряжению, то его выходное сопротивление уменьшается, если по току — увеличивается. Для усилителя без ОС выходное сопротивление определяется выражением

При подключении ОС выходное напряжение изменяется не только под влиянием тока нагрузки, но и по причине изменения сигнала ОС на входе усилителя.

Если ООС введена по напряжению, то справедливо соотношение

отсюда

   (1.3.2.12)

Таким образом, ООС по напряжению уменьшает выходное сопротивление усилителя в (1+Кc).

Если ООС введена по току, то справедливо соотношение

   (1.3.2.13)

Отсюда можно заключить, что приращение выходного сопротивления определяется сопротивлением Z_oc , с которого снимается сигнал ОС, и петлевым усилением Кc.

Таким образом ОС широко используется для целенаправленного изменения выходных сопротивлений усилителя в широких пределах (от долей Ома до тысячи мегом). При введении ООС по напряжению усилитель приближается к идеальному источнику напряжения, у которого напряжение сигнала мало изменяется при различных сопротивлениях нагрузки. Обратная связь по току стабилизирует ток в нагрузке, придавая усилителю свойства идеального источника тока.