Главная Движение носителей электрических зарядов



соединена к выходу и входу усилителя, различают: обратную связь по напряжению - цепь ОС соединяют с выходом схемы параллельно нагрузке так, гго напряжение ОС пропорционально напряжению на нагрузке усилителя (рис. 18.7, а); обршпную связь по току - цепь ОС соединяют с выходом схемы последовательно с нагрузкой так, что напряжение ОС пропорционально току в нагрузке (рис. 18.7, б); обратную связь последовательную - цепь ОС со стороны входа соединена последовательно с источником сигнала (рис. 18.7, в); обратную связь параллельную - цепь ОС со стороны входа соединена параллельно с источником сигнала (рис. 18.7, г). Бывают также комбинированные (смешанные) обратные связи: ОС одновременно по току и напряжению, ОС одновременно последовательная и параллельная.

Обратную связь называют частотно-независимой, если отношение напряжений на выходе и входе цепи ОС не зависит от частоты (цепь ОС не содержит индуктивностей и емкостей). В противном случае ОС называют частотно-зависимой. Если между напряжением ОС и э. д. с. источника сигнала сдвиг фаз отличается от О и от 180", то ОС называют комплексной. Зашшутый контур, образуемый цепью обратной связи и частью схемы усилителя, к которой эта цепь присоединена, называется петплей обратной связи.

Рассмотрим, как влияет отрицательная ОС на основные показатели усилителя и в первую очередь на коэффициент усиления. Пусть имеется последовательная ОС по напряженшо (рис. 18.7, а, в). Для простоты все величины считаем действительными. Напряжение ОС, подаваемое во входную цепь усилителя,

Uoc = ргзых. (18.15)

Это напряжение I/qc вычитается из входного напряжения, поэтому иг = С/вх - Uoc = С/вх - Ргвых (18.16)




и,. = С/, + (ЗС/вых-

Если ОС отсутствует, то С/вх = Ui и коэффициент усиления усилителя К = г7вых/С/вх = UUUi. (18.17)

При наличии отрицательной ОС с учетом (18.16)

Кос = С/вых/С/вх = С/вых/(С/1 + РС/вых) (18.18)

Из (18.17) и (18.18) следует, что при наличии ОС коэффициент усиления усилителя

= К/а + рК). (18.19)

Следовательно, отрицательная ОС снижает коэффициент усиления в 1 + рк раз. Величина рК хараетеризуег усиление петли обратной связи. Сумму 1 + рк называют глубиной отрицательной ОС. Если при отрицательной ОС Р/с » 1, то такую связь называют глубокой отрицательной ОС. При глубокой отрицательной ОС в знаменателе выражения (18.19) единицей по сравнению с рК можно пренебречь, тогда

Кос * 1/Р, (18.20)

т. е. Кос определяется только коэффициентом передачи обратной связи Р и не зависит от коэффициента усиления усилителя без обратной связи К.

Все сказанное справедливо не только для последовательной ОС по напряжению, но и для всех других видов отрицательной ОС.

Введение отрицательной ОС повышает стабильность коэффициента усиления усилителя при изменении режима усилительного элемента, частоты, амплитуды сигнала и др. При этом изменение К вызывает изменение Кос, в 1 + рК раз меньшее, а при глубокой отрицательной ОС почти совсем не зависит от К, что следует из уравнения, которое можно получить, если продифференцировать (18.19) по К:

Отрицательная ОС позволяет расширить полосу пропускания, снижает уровень нелинейных искажений, фон и шумы, возникающие внутри усилителя. В зависимости от типа отрицательной ОС можно уменьшать или увеличивать входное и выходное сопротивления. Так, введение отрицательной последовательной ОС по напряжению звеличивает входное и уменьшает выходное сопротивление усилителя, что в ряде случаев значительно улучшает его показатели. Поэтому, несмотря на снижение коэффициента усиления при введении отрицательной обратной связи, ее широко.использзтот в усилителях различного назначения.

Отметим, что при положительной ОС коэффициент усиления увеличивается. Проведя рассуждения, подобные проделанным для отрицательной ОС, получаем

К„осл = К/(1-рК), (18.22)



откуда следует, что положительная ОС увеличивает коэффициент усиления усилителя в 1 - рК раз. Разность 1 - рК назьшают глубиной положительной ОС. Если РК «1, то 1 - рК а О и -> оо, т. е.

усилитель самовозбуждается и начинает работать как генератор.

18.4. Дмамичеаше арактер! элемента

В реальных цепях к выходу усилительных (активных) элементов обычно подключают нагрузку (резисторы, индуктивные катушки и др.). Такой режим работы активного элемента назьшают динамическим. Рассмотрим динамический режим работы активного элемента на примере простейшей схемы усилителя на биполярном транзисторе, включенном по схеме с ОЭ, когда вход и выход схемы подсоединены к источникам постоянного напряжения смещения Eg и Ек» а усиливаемый сигнал на вход не подан (рис. 18.8). Выходное напряжение в этом случае в соответствии со вторым законом Кирхгофа

t/вых = Ек -IsbA или [/к = Ек - IkRk. (18.23)

Если напряжение на входе изменится, то изменится и ток эмиттера /э, а следовательно, и ток коллектора /к. В соответствии с (18.23) изменится выходное напряжение. Таким образом, в динамическом режиме работы активного элемента изменение напряжения на его входе вызывает изменение напряжения на его выходе.

Анализ работы и расчет усилительных каскадов можно провести графическим методом с использованием динамических характеристик.

Нагрузочные линией. С помощью нагрузочных линий или выходных динамических характеристик можно установить зависимость выходного тока от напряжения на выходе усилителя для различных значений входного сигнала. Когда сигнал отсутствует, в цепях усилителя протекает постоянный ток, называемый током покоя, и связь между выходным током /к и выходным напряжением С/ц можно установить по формуле (18.23). Зависимость С/к =/(к) при Кк = const, Е = const есть прямая линия, которую можно построить по двум точкам: полагая С/к = О, что соответствует короткому замыканию выходных зажимов, определяют значение тока на оси ординат = EyJRj (первая точка).



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 [121] 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148


0.0288