Причины появления и типы обратных связей

Обратные связи в усилителях

Обратные связи (ОС) в усилителях осуществляются путем передачи части энергии усиленного сигнала из выходной цепи в его входную цепь.

Обратная связь называется отрицательной (ООС), если напряжение (ток) обратной связи U_ОС противофазно напряжению (току) источника сигнала U_ИС (Рис.1) и наоборот – обратная связь будут положительной (ПОС),если U_ОС и U_ИС совпадают по фазе (Рис.2).

где: К–коэф.усиления каскада без ООС; β –коэф.передачи обратной связи; U_ИС –напряжение источника сигнала; U_ВХ –напряжение входного сигнала усилителя; U_ОС –напряжение обратной связи.

Рис.1 Отрицательная Рис.2 Положительная

обратная связь (ООС) обратная связь (ПОС)

Причины появления обратных связей в усилителях:

1. Из-за физических свойств и конструкции элементов, например за счет проходной емкости транзистора – ёмкости коллекторного перехода С_К. Такая связь называется внутренней паразитной положительной обратной связью (ПОС).

2. За счет связи между выходом и входом усилителя через общие внешние цепи, магнитные поля и др.- образуют внешнюю положительную паразитную обратную связь (ПОС).

3. Введение в схему специальных цепей и элементов отрицательной обратной связи (ООС) для улучшения свойств и параметров усилителей.

Положительная обратная связь (ПОС) чаще всего появляется самопроизвольно, она трудноуправляемая, непредсказуемая и вызывает увеличение искажений, помех, снижает устойчивость усилителя, что может привести к самовозбуждению каскада, поэтому является паразитной. Её используют в генераторах, где она обязательная.

Отрицательная обратная связь (ООС) используется в усилителях для улучшения параметров и подразделяется на местную β1и β2 (в пределах одного каскада) и петлевую β3 (охватывает два и более каскадов) Рис.3.

Рис.3 Местные β1 и β2 и петлевая β3 отрицательная обратная связь.

- 2 –

Кроме этого ООС подразделяется по частотным свойствам:

1. Связь по постоянному току, которая стабилизирует параметры усилителя в режиме покоя (при отсутствии сигнала) при изменении температуры t^оС, напряжения питания Е_К или замены транзистора VT. Такая ООС всегда желательна, несмотря на то, что она несколько снижает экономичность усилителя.

2. Связь по переменному току (сигналу) - уменьшает все виды искажений, но уменьшает также и усиление каскада. Поскольку в цепи ООС могут присутствовать реактивные элементы С и L, то она может быть как частотно-зависимая так и частотно-независимая (Х_С и Х_L на всех рабочих частота близкие к нулю). Частотно-зависимая ООС используется для коррекции АЧХ.

3. Связь по постоянному и переменному току одновременно.

По способу снятия с выхода усилителя ООС подразделяется:

1. ООС по току (Рис.4), при которой напряжение обратной связи U_ОС снимается с выхода усилителя последовательно с нагрузкой R_Н и при ее условном закорачивании (R_Н = 0) напряжение обратной связи не превращается в 0 (U_ОС ≠ 0), так как R_ОС ≠ 0.

2. ООС по напряжению (Рис.5), при которой напряжение обратной связи U_ОС снимается с выхода усилителя параллельно нагрузке R_Н и при ее условном закорачивании (R_Н = 0) напряжение обратной связи равно 0 (U_ОС = 0) , так как R_ОС = 0.

Рис.4 ООС по току. Рис.5 ООС по напряжению.

По способу подачи на вход усилителя ООС подразделяется:

1. Параллельная ООС (Рис.6), при которой напряжение обратной связи U_ОС и напряжение источника сигнала U_ИС подаются на вход усилителя параллельно между собой.

2. Последовательная ООС (Рис.7), при которой напряжение обратной связи U_ОС и напряжение источника сигнала U_ИС подаются на вход усилителя последовательно между собой.

Рис.6 Параллельная ООС. Рис.7 Последовательная ООС.

- 3 -

При охвате петлей ООС нескольких каскадов усилителя могут возникать фазовые сдвиги сигнала из-за наличия в схеме реактивных элементов, что может привести кискажениям сигнала и даже самовозбуждению усилителя на отдельных частотах. Поэтому наибольшее распространения получили местные ООС, а общей петлей обратной связи рекомендуется охватывают не более двух каскадов усилителя.

2. влияние ООС на параметры усилителя

Отрицательная обратная связь ООС влияет на электрические свойства усилителя: коэффициент усиления (К), входное (R_ВХ) и выходное (R_ВЫХ) сопротивления усилителя, нелинейные (К_Г,%) и частотные (М) искажения и др.

Проанализируем изменение перечисленных параметров при введении ООС на примере последовательной ООС по напряжению (Рис.8).

циент усилениякаскада равенр.в, что может привести к искажениям сигнала и да

Рис.8 Структурная схема усилительного каскада с последовательной ООС по напряжению.