Обратная связь в усилителях.

ОС называют передачу части мощности с-ла с выхода устройства или какого-либо промежуточного звена на его вход

Упрощённая структурная схема У с ОС приведена на рис.19 цепь прямой передачи характеризующаяся коэффициентом усиления:

Цепь ОС –коэффициентом передачи цепи ОС γ:

,

где U_ос= γ , U_вых - напряжение на выходе четырёхполюсника ОС

Доля мощности, передаваемая с выхода усилителя по цепи ОС на вход, обычно значительно меньше мощности, отдаваемой в нагрузку.

ОС может вводиться специально для получения необходимых характеристиках усилителя, а может возникнуть случайно (паразитные ОС).

ОС может охватывать индивидуальные каскады или усилитель в целом.

В связи с этим различают системы с однопетлевой ОС( рис. 19) и многопетлевой (рис. 20).

Различают положительную ОС (ПОС) и отрицательную(ООС)

При ПОС напряжение ОС поступает на вход в фазе со входным сигналом, в результате чего напряжение на входе усилителя складывается. При ООС напряжение ОС поступает на вход в противофазе со входным сигналом, в результате чего напряжение на входе усилителя определяется разностью напряжений, поступающих от источника сигнала и ОС.

ОС может быть. частотно-зависимой и частотно-независимой.

Цепь ОС может быть подключена ко входу и выходу усилителя различными способами.

По способу подключения цепи ОС к выходу усилителя различают:

1 ОС по напряжению, когда напряжение ОС пропорционально выходному напряжению в этом случае вход цепи ОС присоединён ||_о нагрузке (рис. 20,а)

2 ОС по току, когда напряжение ОС пропорционально току. В этом случае вход цепи подключен последовательно с нагрузкой ( рис 20, б)

3 Комбинировать ОС, когда напряжение ОС пропорционально как выходному напряжению, так и току (рис. 20, в).

а)	б)	в)
	Рис. 20

По способу подачи напряжения ОС на вход У различают:

1 Последовательную ОС, когда напряжение источника сигнала включено последовательно с напряжением ОС (суммирование напряжений ) ( рис 21, а).

2 Параллельную ОС , когда напряжение ОС и напряжение источника сигнала складываются на общем вх. Сопротивлении Уя ( суммирование токов) (рис 21,б)

3 Комбинированную ОС (смешанную) , которая представляет собой сочетание последовательной и параллельной по входу ОС ( рис. 21,в)

а)	б)	в)
	Рис. 21

Рассмотрим в качестве примера влияние ОС в У с последовательной ОС по напряжению (рис. 22).

Определим коэффициент усиления такого Уя.

Пусть К и Vвеличины некомплексные, т.е. без фазовых углов, тогда:

Это режим возбуждения или генерации:

а) если этот режим выполняется для одной гармоники, то полученное устройство называется генератором синусоидального напряжения.

б) если этот режим выполняется для многих гармоник- то генератор импульсного напряжения или релаксационных колебаний.

Усилители с ПОС применяются очень редко.

При ООС т.е. при введении ООС К_U усилителя уменьшается, однако ООС существенно улучшает остальные параметры усилителя, поэтому в схемах усилителей ООС нашла широкое применение (уменьшение нелинейных искажений, напряжений помех)

ОС существенно изменяет входные и выходные сопротивления усилителя, влияет на АЧХ и другие характеристики усилителя.

Режимы работы УЭ.

В зависимости от назначения У к ним могут быть предъявлены следующие требования: получение заданного К_U У с определенной его частотной и фазовой характеристикой; заданной стабильности параметров У и заданных нелинейных искажений, а также возможно максимального КПД У.

Заданные характеристики У обеспечиваются выбором соответствующих схем, числом каскадов У, введением ОС и т.д.; КПД У зависит от режима работы УЭ, особенно в оконечном каскаде.

Различают следующие режимы работы УЭ:

Режим А.

В этом режиме точку покоя УЭ выбирают таким образом, чтобы выходной ток протекал в течение всего периода, т.е. точка покоя должна находится в середине используемой рабочей характеристике (рис. 32,а).

Режим А характеризуется сравнительно небольшими нелинейными искажениями, однако КПД У довольно низкий, т.к. независимо от амплитуды входного, а отсюда следует, и выходного сигнала, в выходной цепи протекает постоянный ток I_{вых о}, амплитудное значение которого:

I_{m вых} ≤ I_{вых о}.

При активной нагрузке, включенной непосредственно в выходную цепь, амплитудное значение выходного напряжения оказывается несколько меньше постоянной составляющей U_{вых о}, т.е.

U_{m вых} ≤ U_{вых о} ≈ Е / 2.

Тогда КПД каскада:

η = Р_~ / Р_о = U_{m вых}· I_{m вых} / 2 I_{вых о}· Е = U_{m вых}· I_{m вых} / 4 I_{вых о}· U_{вых о} ≤ 0,25

При активной нагрузке, включенной через транзистор U_{m вых} ≈ Е и КПД каскада η = 0,5.

Режим В.

При работе в режиме В УЭ работает с отсечкой выходного тока, где ток в выходной цепи протекает в течение половины периода (рис. 32,б).

Режим работы У с отсечкой характеризуется углом отсечки θ, равным половине длительности импульса в угловом исчислении. При работе в режиме В угол отсечки:

θ _В = π / 2,

КПД каскада: η = U_{m вых}· I_{m вых} / 2 I_{вых о}· Е = π· U_{m вых} / 4·Е ≤ 0,785.

В энергетическом отношении режим В намного выгоднее режима А, т.к. в отсутствие входного сигнала (в паузе) потребляемый ток оконечного каскада равен нулю.

Режим В характеризуется значительными нелинейными искажениями за счет появления гармоник четного порядка, поэтому его применяют в двухтактных каскадах, где УЭ работают поочередно. Применение двухтактных каскадов, работающих в режиме В, позволяет получить хорошую форму выходного напряжения за счет уничтожения четных гармоник в выходном напряжении.

Если угол отсечки превышает π / 2, то такой режим работы называется АВ. Режим АВ занимает промежуточное положение между режимом А и В и позволяет получить меньше линейные искажения, чем в режиме В. В режиме АВ КПД: η = 50...60 %.

Режим С.

При работе в режиме С угол отсечки θ < π / 2, что обеспечивается определенным смещением, подаваемым на входной электрод УЭ (рис. 32,в). Преимущество режима С – большой КПД, т.к. амплитуда первой гармоники больше среднего значения тока

η =0,8...0,9.

Режим С применяется в мощных генераторных устройствах и у. где нагрузкой является колебательный контур, который выделяет основную гармонику.

Режим D.

Этот режим используют в У однополярных импульсов, где УЭ находится в двух состояниях – открытом и закрытом. При открытом состоянии УЭ ток в выходной цепи максимальный. Падение напряжения на УЭ минимальное и близкое к нулю. Переход из одного состояния в другое происходит скачком, выходной ток имеет форму прямоугольных импульсов. Режим D применяется в устройствах импульсной техники. КПД таких схем η ≈ 0,9...0,99.