Влияние ОС на коэффициент усиления.
Д(3)
3.1. Основные определения и классификация
Обратная связь (ОС) действует во всех без исключения усилительных каскадах и оказывает влияние на качественные показатели.
Признаком ОС является передача энергии сигнала с выхода усилителя (каскада) на вход, то есть в направлении, обратном направлению усиливаемого сигнала. Для этого должна существовать цепь ОС и простейшая функциональная схема усилителя, охваченного ОС, может быть представлена в виде рис.3.1
Рис.3.1.
Здесь Кц —коэффициент усиления по напряжению (без ОС);
β — коэффициент передачи по напряжению цепи ОС.
Классификация ОС может быть представлена следующей таблицей:
Паразитные ОС образуются вне зависимости от желания людей за счет непредусмотренных (паразитных) индуктивных, емкостных и других связей между цепями. Они могут быть внутренними и внешними
Полезные ОС вводятся преднамеренно. ОС, охватывающая один каскад называется местной, несколько общей. Цепь ОС совместно с цепью усилителя, который она охватывает, образует полную петлю ОС (см. Рис З.1.).
ОС могут быть однопетлевыми и многопетлевыми. Остановимся подробнее на видах ОС.
Виды ОС
Вид ОС в основном определяется:
1. Знаком петлевого усиления Т(или Τ );
2. Зависимостью β от частоты;
3. Способом снятия и введения энергии сигнала.
По знаку действительного значения петлевого усиления различают положительную (Т>0) и отрицательную (Т<0) ОС. Характер цепи ОС или способ ее организации определяется зависимостью β от частоты. Если в рабочем диапазоне частоты усилителя β не зависит от частоты, то ОС- частотно-независимая. Если же β является функцией частоты, то ОС- частотно-зависимая.
По способу снятия энергии сигнала различают ОС по напряжению (рис.3.2.), по току (рис. 3.3.) и смешанную.
Рис.3.2
| Рис.3.3 |
В случае ОС по напряжению вход цепи ОС подключается параллельно сопротивлению нагрузки (U'oc = Uвых) и напряжение на выходу цепи ОС Uос пропорционально напряжению нагрузки Uвых . Выходной ток усилителя Iвых отличается от тока через нагрузку IН
Иногда для определения вида ОС в сложных схемах целесообразно провести мысленную проверку: если при КЗ нагрузки ОС пропадает, то это ОС по напряжению.
При ОС по току вход цепи ОС подключен последовательно с нагрузкой Ζ н , например с помощью R ос .
Напряжение на входе цепи ОС U``oc =UR прямо пропорционально току через
нагрузку Iн , причем обычно IR = Iн = I вых .
Проверка: если про обрыве нагрузке (хх), ОС пропадает, то это ОС по току. Может быть и смешанная ОС, когда напряжение на выходу цепи ОС создается за
счет двух напряжений U`oc u U``ос .
ПО способу введения энергии сигнала различают ОС последовательную (рис.3.4), параллельную (рис 3.5.) и комбинированную.
Рис.3.4
При последовательной ОС напряжение ОС Uoc (клеммы 3-3) вводится последовательно с источником сигнала Еи относительно входной цепи без ОС
U вх (клеммы 1-1). При этом входом усилителя с ОС становятся клеммы 4-4.
Проверка: если ОС пропадает при мысленном обрыве цепи источника сигнала, то это последовательная ОС.
При параллельной ОС выход цепи ОС (клеммы 3-3) подключен относительно входной цепи усилителя (клеммы 1-1) параллельно источнику ЭДС сигнала (клеммы 4-4),
 |
| Рис.3.5 |
при этом Uвх = Uос.
Проверка: если ОС пропадает при мысленном КЗ источника сигнала то это параллельная ОС. Может использоваться и комбинированная ОС.
Д(3)
3.1. Основные определения и классификация
Обратная связь (ОС) действует во всех без исключения усилительных каскадах и оказывает влияние на качественные показатели.
Признаком ОС является передача энергии сигнала с выхода усилителя (каскада) на вход, то есть в направлении, обратном направлению усиливаемого сигнала. Для этого должна существовать цепь ОС и простейшая функциональная схема усилителя, охваченного ОС, может быть представлена в виде рис.3.1
Рис.3.1.
Здесь Кц —коэффициент усиления по напряжению (без ОС);
β — коэффициент передачи по напряжению цепи ОС.
Классификация ОС может быть представлена следующей таблицей:
Паразитные ОС образуются вне зависимости от желания людей за счет непредусмотренных (паразитных) индуктивных, емкостных и других связей между цепями. Они могут быть внутренними и внешними
Полезные ОС вводятся преднамеренно. ОС, охватывающая один каскад называется местной, несколько общей. Цепь ОС совместно с цепью усилителя, который она охватывает, образует полную петлю ОС (см. Рис З.1.).
ОС могут быть однопетлевыми и многопетлевыми. Остановимся подробнее на видах ОС.
Виды ОС
Вид ОС в основном определяется:
1. Знаком петлевого усиления Т(или Τ );
2. Зависимостью β от частоты;
3. Способом снятия и введения энергии сигнала.
По знаку действительного значения петлевого усиления различают положительную (Т>0) и отрицательную (Т<0) ОС. Характер цепи ОС или способ ее организации определяется зависимостью β от частоты. Если в рабочем диапазоне частоты усилителя β не зависит от частоты, то ОС- частотно-независимая. Если же β является функцией частоты, то ОС- частотно-зависимая.
По способу снятия энергии сигнала различают ОС по напряжению (рис.3.2.), по току (рис. 3.3.) и смешанную.
Рис.3.2
| Рис.3.3 |
В случае ОС по напряжению вход цепи ОС подключается параллельно сопротивлению нагрузки (U'oc = Uвых) и напряжение на выходу цепи ОС Uос пропорционально напряжению нагрузки Uвых . Выходной ток усилителя Iвых отличается от тока через нагрузку IН
Иногда для определения вида ОС в сложных схемах целесообразно провести мысленную проверку: если при КЗ нагрузки ОС пропадает, то это ОС по напряжению.
При ОС по току вход цепи ОС подключен последовательно с нагрузкой Ζ н , например с помощью R ос .
Напряжение на входе цепи ОС U``oc =UR прямо пропорционально току через
нагрузку Iн , причем обычно IR = Iн = I вых .
Проверка: если про обрыве нагрузке (хх), ОС пропадает, то это ОС по току. Может быть и смешанная ОС, когда напряжение на выходу цепи ОС создается за
счет двух напряжений U`oc u U``ос .
ПО способу введения энергии сигнала различают ОС последовательную (рис.3.4), параллельную (рис 3.5.) и комбинированную.
Рис.3.4
При последовательной ОС напряжение ОС Uoc (клеммы 3-3) вводится последовательно с источником сигнала Еи относительно входной цепи без ОС
U вх (клеммы 1-1). При этом входом усилителя с ОС становятся клеммы 4-4.
Проверка: если ОС пропадает при мысленном обрыве цепи источника сигнала, то это последовательная ОС.
При параллельной ОС выход цепи ОС (клеммы 3-3) подключен относительно входной цепи усилителя (клеммы 1-1) параллельно источнику ЭДС сигнала (клеммы 4-4),
| |
| Рис.3.5 |
при этом Uвх = Uос.
Проверка: если ОС пропадает при мысленном КЗ источника сигнала то это параллельная ОС. Может использоваться и комбинированная ОС.
Влияние ОС на коэффициент усиления.
Вне зависимости от способов ввода и съема ОС, ее влияние на сквозной коэффициент усиления одинаков. Приведем упрощенный вывод этой зависимости в предположении:
 |
| для случая последовательной ОС по напряжению. Кроме того, будем считать, что ОС отрицательная (ООС), т.е ее действие приводит к уменьшению входного напряжения. На рис. 3.6. приведена соответствующая структурная схема с учетом полярности напряжений. |
Zu = 0,Ζвх = со (фактически это означает Ru << Rвх ) для случая последовательной ОС по напряжению. Кроме того, будем считать, что ОС отрицательная (ООС), т.е ее действие приводит к уменьшению входного напряжения. На рис. 3.6. приведена соответствующая структурная схема с учетом полярности напряжений.
Рис.3.6
 |
 |
3.3.1 Для усилителябез ОС согласно (2.1)
 |
| Так как |
1 + β Κ — сквозная глубина ОС. В итоге из (3.2) получим:
(3.3)
где 1 + βΚ = А = 1 + Τ - сквозная глубина ОС. Следовательно сквозной коэффициент усиления при введении ООС уменьшается в сквозную глубину ОС раз. В случае положительной ОС А' = 1 - Т' = 1 - β'К*
(3·4)
Здесь напряжение U ос совпадает по фазе с ЭДС источника сигнала и
увеличивает напряжение на выходе усилителя 
, что приводит к увеличению
сквозного коэффициента усиления по напряжению, а при 
наступает
самовозбуждение. По этой причине положительная ОС практически не применяется в усилительных устройствах, находя применение в автогенераторах.
В общем случае, учитывая, что все цепи содержат реактивные элементы
соотношение (3.4) комплексно 
и самовозбуждение объясняется
критерием Найквиста. Заметим, что в реальных схемах при действительном положительном коэффициенте передачи цепи ОС β для обеспечения отрицательной ОС напряжение на выходе усилителя должно быть противофазно ЭДС источника сигнала. Поэтому выражение (3.3) правильнее было бы записать в виде:
3.3.2 Учет сопротивления источника 
позволяет оценить влияние ОС на 
Для рассмотренного вида ОС характер зависимости коэффициента усиления по напряжению К. и такой же, т.е. для ООС по напряжению последовательной по выходу
 |
 |
Однако, учитывая, что
глубина ОС.
численно зависимость 
от ОС разная и зависит от соотношения 
и
. Очевидно, последовательную по входу ООС вводить нецелесообразно при
, так как при 
и влияние ОС
незначительно.