Влияние отрицательной обратной связи на параметры и характеристики усилителя.

Лекция 11.

Усилители с обратной связью.

 

Под обратной связью понимают подачу части выходного сигнала на вход усилителя. В реальных условиях возникают 3 вида ОС: внутренняя, внешняя и паразитная.

Внутренняя обратная связь имеет место во всех АЭ.

1. h₁₂
2. Паразитная ОС. Возникает из-за индуктивно-ингасных связей между элементами конструкции, которые создают пути для передачи с выхода на вход.
3. Внешняя обратная связь вводится специальным путем введения в схему специальных элементов.

Все виды ОС существенно влияют на параметры и характкристики усилителя. От внутренней и паразитной ОС стараются избавиться за счет рационального выбора элементов и конструкций усилителя.

Внешняя ОС легкоуправляема и позволяет:

1. Увеличить стабильность коэфициента усиления
2. Расширить диапазон усиления частот
3. Уменьшить искажения
4. Изменить величину входного и выходного сопротивления в нужном направлении

 

Структурная схема:

комплексная амплитуда сигнала на входе усилителя без обратной связи.

сигнал на выходе усилителя.

K_(jw)= - комплексная функция коэффициента передачи усилителя без обратной связи.

- сигнал на выходе цепи обратной связи.

_(jw) – комплексная функция коэффициента передачи цепи обратной связи.

сигнал на входе усилителя с обратной связью.

 

- комплексная функция коэффициента передачи усилителя с обратной связью

 

b_(jw)K_(jw) – петлевое усиление.

 

В рабочем диапазоне частот K и b - действительные числа. Обычно величина b>0 , K¹0.

В зависимости от знака K различают следующие виды обратной связи:

1) K>0 – положительная обратная связь.

 

При положительной обратной связи сигнал на выходе обратной связи совпадает по фазе с входным сигналом.

; 0<bK<1,т.е. положительная обратная связь увеличивает коэффициент усиления. При bK=1 ->K⁺_ос=, в этом случае усилитель превращается в генератор.

 

2) K<0 - в усилителе возникает отрицательная обратная связь, при этом сигнал на выходе находится в противофазе с входным сигналом.

- отрицательная обратная связь уменьшает коэффициент усиления усилителя без обратной связи.

 

Влияние отрицательной обратной связи на параметры и характеристики усилителя.

 

1. Влияние на стабильность коэффициента усиления.

Идеальный усилитель должен иметь коэффициент, который бы не зависел ни от каких дестабилизирующих факторов. В реальных усилителях он не остается постоянным. Вследствие зависимости активных элемнтов от температуры и величины питающих напряжений. Покажем, что отрицательная обратная связь улучшает стабильность коэффициента К:

K=K-K₀;dK=DK/K₀ – нестабильный усилитель.

Обычно bК>>1, b- коэффициент передачи цепи обратной связи, состоящей из пассивных элементов, которые практически не зависят от дестабилизирующих факторов, следовательно К_ос выше К.

2. Влияние отрицательной обратной связи на полосу пропускания обратного усилителя.

Dw=w_в-w_н»w_в

Область верхних частот:

При введении отрицательной обратной связи в усилитель, его коэффициент усиления можно записать:

=(числитель и знаменатель умножаем на (1+jwt_в) =

При введении отрицательной обратной связидиапазон усиливаемых частот усиливается в (1+bK°) раз.

3. Влияние на искажение, создаваемое усилителем.

При отрицательной обратной связи искажения, создаваемые усилителем уменьшаются в (1+bK°) раз.

Будем считать, что усилитель идеальный, искажений не соэдает, а все искажения включены в источник ЭДС.

1) Если b=0, цепь обратной связи отсутствует, а U_вх=0, то выходной сигнал J_вых=Е_и

2) При отрицательной обратной связи 1>b>0; U_вых.ос=Е_и-bKU_вых.ос

Типы обратной связи.

В зависимости от способа снятия сигнала обратной связи с выхода и подачи на вход различают четыре типа обратной связи. Их название состоит из двух слов. Первое говорит как сигнал подается на вход, второе – как снимается с выхода:

1) Последовательно – параллельная обратная связь.

U_вх и U_b - последовательные

 

 

 

Пример схемы на биполярном транзисторе:

 

2) Параллельно – параллельная обратная связь:

При параллельной обратной связи по входу происходит суммирование токов.

 

3) Последовательно – последовательная обратная связь.

 

4) Параллельно – последовательная обратная связь.

 

Выводы:

Всякая последовательная обратная связь (по входу или по выходу) увеличивает соответствующее сопротивление в (1+bK°) раз. Всякая параллельная обратная связь уменьшает соответствующее сопротивление в (1+bK°) раз.