Обратные связи в микросхемном усилителе 122УН1.

Обратная связь – это связь между входом и выходом усилителя или отдельного каскада. Различают несколько типов обратных связей. Отметим особенности различных типов на примере каскадов микросхемного усилителя 122УН1, принципиальная схема которого приведена на рис. 2.

Докажем, что в первом каскаде этого усилителя действует последовательная обратная связь по току. Для доказательства перейдем от схемы первого каскада на рис. 2 к упрощенной схеме на рис. 8. В схеме на рис. 8 не показаны элементы, которые не влияют на образование последовательной обратной связи по току: резисторы R4 и R8. На рис. 8 изображено входное сопротивление R_ВХ. Входное сопротивление не является физическим элементом (резистором), однако изображение R_ВХ показывает, что на входе микросхемы протекает ток, потребляемый от генератора напряжения.

При подаче от генератора напряжения на вход каскада напряжения U_ВХ появляются напряжения U_УПР и U_ОС. Управляющее напряжение U_УПР действует на переходе база-эмиттер и вызывает появление коллекторного тока I_К. При протекании тока I_К через резисторы R2 и R3 появляются выходное напряжение U_ВЫХ и напряжение U_ОС. Напряжение U_ОС называется напряжением обратной связи, так как оно образовано выходным током, а действует во входном контуре каскада. Напряжения U_УПР и U_ОС расположены во входном контуре последовательно, поэтому данную обратную связь называют последовательной. Напряжение U_ВХ равно сумме напряжений U_УПР и U_ОС, следовательно, напряжение U_УПР равно разности:

U_УПР = U_ВХ – U_ОС.

Увеличение напряжения U_ОС вызывает уменьшение напряжения U_УПР. Если напряжение обратной связи уменьшает управляющее напряжение, то обратная связь называется отрицательной. В дальнейшем термин «отрицательная обратная связь» заменим аббревиатурой ООС.

Рис. 8. Каскад с последовательной обратной связью по току	Рис. 9. Каскад с последовательной обратной связью по напряжению

ООС по току стабилизирует коллекторный ток, как переменный, так и постоянный. Стабилизация постоянного тока обеспечивает стабильность параметров транзистора при колебаниях температуры окружающей среды. ООС последовательного типа увеличивает входное сопротивление и уменьшает входную емкость каскада. Если в схеме на рис. 8 включить параллельно резистору R3 блокировочный конденсатор большой емкости, то ООС по переменному току исчезнет. Последовательную ООС по току называют еще ООС Z-типа.

Покажем, что во втором каскаде микросхемного усилителя также действует последовательная ООС. Для этого обратимся к рис. 9, который является упрощенной схемой второго каскада на рис. 2. В схеме на рис. 9 напряжения U_УПР и U_ОС расположены так же, как в схеме на рис. 8, следовательно, ООС в схеме на рис. 9 является последовательной.

Если выходное напряжение снимается с выхода 1 (коллекторный выход), то напряжение обратной связи зависит от выходного коллекторного тока, следовательно, в каскаде действует последовательная ООС по току, или ООС Z-типа, которая была рассмотрена в схеме на рис. 8.

В случае, когда выходное напряжение снимается с выхода 2 (эмиттерный выход), напряжение обратной связи образуется напряжением U_ВЫХ2, следовательно, в каскаде действует последовательная ООС по напряжению, или ООС H-типа. При включении ООС H-типа увеличивается входное сопротивление и уменьшается входная емкость каскада, уменьшается выходное сопротивление каскада, стабилизируется напряжение U_ВЫХ2.

Кроме обратных связей последовательного типа в лабораторном макете можно образовать ООС параллельного типа. Рассмотрим, как реализуются такие ООС, для чего обратимся к рис. 10. В схеме на рис. 10 действует ООС, охватывающая оба каскада, назовем ее общая ООС.

Рис. 10. Реализация обратных связей параллельного типа.

На этом рисунке изображен микросхемный усилитель, используемый в лабораторном макете. Выходной ток второго каскада, протекая через резистор R7, образует напряжение обратной связи. Через резисторы R4 и R5 это напряжение подается на вход усилителя – параллельно входному напряжению U_ВХ, но противофазно. Таким образом, данная ООС является параллельной.Так как она охватывает оба каскада, то является общей.

Так же, как в случае с обратными связями последовательного типа, данную обратную связь можно классифицировать как ООС по току, если снимать выходное напряжение с выхода 1, или по напряжению, если снимать выходное напряжение с выхода 2. Параллельная ООС по току называют ООС G-типа. Эта обратная связь уменьшает входное сопротивление первого каскада, стабилизирует выходной ток второго каскада. Параллельная ООС по напряжению называют ООС Y-типа. Эта обратная связь уменьшает входное сопротивление первого каскада и выходное сопротивление второго каскада.

Все рассмотренные типы обратных связей увеличивают верхнюю граничную частоту АЧХ.