Последовательная обратная связь по напряжению
Структурная схема усилителя с последовательной обратной связью по напряжению приведена на рис. 1.11. В этой схеме усилитель без ОС имеет коэффициент усиления по напряжению, равный К. Величина βос является коэффициентом передачи цепи ОС и показывает, какая часть выходного сигнала поступает обратно на вход.
Определим коэффициент усиления усилителя с ООС.
Коэффициент усиления что с ОС, что без нее, считается по единой формуле :
К = Uвых/Uвх
Кос = Uвых/Uвх.
Но результаты c ОС и без ОС будут различными.
Для простоты и наглядности будем считать, что фазовые сдвиги в цепях усилителя и обратной связи отсутствуют.
Пусть К – коэффициент усиления усилителя при отсутствии цепи обратной связи. U1 – напряжение непосредственно на клеммах усилителя. Соответственно, при замыкании выхода цепи ОС (Uос = 0), Uвых = КU1 = КUвх
При подаче напряжения ОС во входную цепь напряжение U1 = Uвх – βосUвых. Знак минус здесь появляется вследствие того, что обратная связь является отрицательной. Таким образом, имеем
Uвых = КU1
Uвых =К(Uвх – βосUвых).
Отсюда находим
В выражении (1.1) произведение βосК называется петлевым усилением, а 1+βосК — глубиной ОС.
Из формулы 1.1 видно, что отрицательная ОС уменьшает значение коэффициента усиления усилителя.
Определим коэффициент усиления усилителя с ПОС.В случае положительной ОС знаки в формулах меняются на противоположные.
U1 = Uвх + βосUвых
Выражение для Кос при наличии ПОС имеет вид
Положительная ОС увеличивает значение коэффициента усиления усилителя. Значение петлевого усиления при положительной ОС βосК в усилителе должно быть меньше единицы..
Если βосК станет большим либо равным единице, усилитель потеряет устойчивость и превращается в автогенератор.
В усилительных устройствах в основном применяется ООС. Применение OOС в усилителях обеспечивает повышение стабильности коэффициента усиления при смене активных компонентов, изменении напряжения питания, температуры окружающей среды и т.д., расширения полосы пропускания усилителя; уменьшения фазового сдвига между выходным и входным напряжениями; снижением уровня нелинейных искажений и т.д.
последовательная ООС по напряжению увеличивает входное сопротивление усилителя.
ООС по напряжению уменьшает выходное сопротивление усилителя
Обратная связь по току
Структурная схема усилителя с последовательной обратной связью по току приведена на рис. 1.14. Усилительный каскад представлен в виде четырехполюсника с крутизной S = Iвых /Uвх.
Запишем выражение для входной цепи
U1 = Uвх – Uос = Uвх – Iвых Rос
Разделим обе части равенства на Iвых и, сделав простые преобразования, получим, что
Для последовательной OOС по току справедливы почти все соотношения, что и для OOС по напряжению. Так, последовательная OOС по току увеличивает входное сопротивление:
Rвх ос=Rвх(1+SRос);
Также она расширяет частотную характеристику усилителя, уменьшает фазовые искажения, увеличивает стабильность крутизны:
В отличие от OOС по напряжение OOС по току увеличивает выходное сопротивление усилителя.
Rвых ос =Rвых(1+SRос).
Действительно, с увеличением выходного тока при постоянном значении входного сигнала происходит уменьшение напряжения U1. В результате ток в выходной цепи остается практически постоянным. Это эквивалентно тому, что в выходной цепи усилителя с OOС по току включен источник тока, ток которого мало изменяется с изменением нагрузки.