Обратные связи в усилителях

Обратные связи широко применяются в системах автоматического управления и в электронных устройствах. Обратной связью называется передача части выходного сигнала усилителя обратно во входную цепь. Структурная схема обобщенной линейной системы с обратной связью показана на рис.1.5.

Рис.1.5. Обобщенная линейная система с обратной связью

На этом рисунке:

- x – входной сигнал системы с обратной связью;

- x₁ – входной сигнал системы без обратной связи;

- y – выходной сигнал системы;

- y₁ – выходной сигнал цепи обратной связи;

- Н₁ – коэффициент передачи системы без обратной связи;

- Н₂ – коэффициент передачи цепи обратной связи, через которую выходной сигнал y подается на суммирующий узел на входе.

Для системы с обратными связями справедливы уравнения:

y = Н₁ x , y₁ = H₂ y , x₁ = x + y₁ .

Из этих уравнений можно выразить выходной сигнал y через входной сигнал системы с обратной связью x:

При этом коэффициент передачи системы с обратной связью будет равен:

,

где T – коэффициент петлевого усиления, A – глубина обратной связи.

Применительно к усилителям последние формулы удобны тем, что x, x₁, y, y₁ могут представлять как входные и выходные напряжения, так и входные и выходные токи.

Обратные связи делятся на положительные, если при H₁H₂ > 0 сигнал обратной связи y₁ = H₁H₂x₁ на входе системы суммируется с входным сигналом x, и отрицательные, если сигнал y₁ = H₁H₂x₁ вычитается из x.

Обратные связи сильно влияют на свойства и характеристики усилителей, поэтому часто вводятся для изменения их свойств в нужном направлении.

Обратные связи могут возникать помимо желания конструктора за счет паразитных утечек, емкостных и индуктивных связей между входными и выходными цепями усилителей. Такие обратные связи называют паразитными. Паразитная обратная связь может замыкаться также через источник питания усилителя.

В усилителях применяются обратные связи по напряжению и току. Обратная связь, при которой сигнал обратной связи U_ос, подаваемый во входную цепь усилителя, пропорционален выходному напряжению усилителя U_вых, называется обратной связью по напряжению. Если сигнал U_ос пропорционален выходному току усилителя I_вых, имеем обратную связь по току.

В зависимости от способа реализации суммирующего узла на входе в усилителях различают последовательную и параллельную обратные связи. Если на входе суммируются входное напряжение U_вх и напряжение обратной связи U_ос, то имеем последовательную обратную связь. Если на входе в усилитель складываются токи от источника на входе I_вх и источника на выходе обратной связи I_ос, то получаем параллельную обратную связь.