Усилители с обратной связью

Введение обратной связи придает усилителю специфические свойства. Она осуществляется подачей на вход усилителя сигнала с его собственного выхода через цепь обратной связи, рисунок 1.22. Звено ОС характеризуется коэффициентом передачи . Комплексность означает возможность фазового сдвига между входным и выходным сигналами усилителя из-за реактивностей как в усилителе, так и в ОС. Вид ОС определяется:

– по параметру выходного сигнала (напряжению или току), используемому для создания ОС. Это ОС по напряжениюили по току;

– способу подачи ОС на вход усилителя. Последовательная ОС – сигнал ОС подается на вход усилителя последовательно с входным сигналом; параллельная – когда сигнал ОС подается на вход усилителя параллельно с входным сигналом.

Рисунок 1.22 – Усилитель с обратной связью

Функциональные схемы усилителей с основными видами ОС приведены на рисунке 1.23.

а) ОС по напряжению последовательная

б) ОС по току последовательная

в) ОС по напряжению параллельная

Рисунок 1.23 – Виды обратной связи

Воздействие ОС может привести или к увеличению, или к уменьшению результирующего сигнала на входе усилителя. Первый случай – это положительная обратная связь (ПОС), второй случай – отрицательная обратная связь (ООС).

Усилители с ПОС применяется в генераторах, а ООС в усилителях изменяет его параметры. Известно, что коэффициент усиления усилителя с ОС определяется выражением K_U(ОС) = К/(1 – Кæ).

– Если 1> Кæ >0, то К_U(ОС)> К – это условие ПОС, когда напряжение обратной связи подается на вход усилителя в фазе с входным сигналом: U_У = U_ВХ + U_ОС.

– Когда Kæ ³ 1 – это ПОС и является условием возбуждения усилителя.

– При Кæ < 0 величина К_U(ОС)­ < К – это ООС. Напряжение обратной связи подается на вход усилителя в противофазе с входным сигналом: U_У = U_ВХ – U_ОС;

Свойства ООС: увеличивается стабильность коэффициента усиления; нестабильность значения К_U(ОС уменьшается в (1 + Кæ) раз. То есть K_U(ОС) » 1/æ. Это свойство используется для стабилизации режима работы активного элемента, для расширения АЧХ, уменьшения нелинейных искажений. Входное сопротивление усилителя возрастает: R_ВХ(ООС) = R_ВХ(1 + Кæ). Выходное сопротивление усилителя уменьшается: R_{ВЫХ(ООС)} = R_ВЫХ(1 + Кæ). Последние свойства характерны для каскада с ОК (ОИ или повторителя напряжения), называемого эмиттерным повторителем.

Вопросы для самотестирования

1 Приведите определение усилителя и укажите его основные параметры.

2 Укажите возможные варианты подачи сигнала на дифференциальный каскад.

3 Приведите схему инвертирующего усилителя на основе операционного усилителя и формулы, определяющие его основные параметры.

4 Когда возможно возбуждение (генерация) в усилителе?