Обратные связи в Э.У

Общие сведения.

Под обратной связью - (ОС) понимают переда­чу энергии сигнала в направлении, обратном направлению усили­ваемого сигнала (практически из выходных цепей усилителя во входные цепи). Такую обратную связь называют внешней. На рис. 8 приведена функциональная схема усилителя с внешней ОС. Цепь усилителя с коэффициентом усиления К между его входом (точка А) и выходом (точка В) охвачена цепью ОС (между точка­ми В и А) с коэффициентом передачи по напряжению β.

Цепь ОС совместно с цепью усилителя, которую она охватыва­ет, образует замкнутый контур (точка А, усилитель, В, цепь ОС, А), называемый петлей ОС. Произведение β К называют петлевым уси­лением и обозначают буквенным символом Т =β К. Обратная связь может специально вводиться в схему усилителя для изменения его характеристик или возникнуть самопроизвольно из-за физических особенностей УЭ. Самопроизвольно возникающую ОС называют внутренней. Она может возникнуть также из-за непредусмотренных индуктивных, емкостных или электромагнитных связей между вы­ходными и входными цепями усилителя и бесконтрольно ухудшить его технические показатели, вследствие чего является нежелатель­ной (паразитной) ОС. Практически ОС изменяет, технические пока­затели лишь той части усилителя, которая охватывается петлей ОС.

Рис. 8. Схема с однопетлевой обратной связью

Классификация.

Вид обратной связи определяется спосо­бом снятия и введения энергии сигнала, знаком петлевого усиления, зависимостью коэффициента передачи β от частоты.

По способу снятия энергии сигнала различают ОС по напряже­нию, току и смешанную (по току и напряжению).

На рис. 9 приведена структурная схема усилителя с ОС по напряжению. На схеме вход цепи ОС подключается параллельно сопротивлению нагрузки R _н. Напряжение U' _β на входе цепи ОС может быть равно напряжению на выходе усилителя U _вых (рис. 9, а) или пропорционально ему (рис. 9, б), если снимается с делителя R1R2. В этом случае выходной ток усилителя I _вых отличается от тока нагрузки I _н.

Рис. 9. Снятие ОС по напряжению с нагрузки и с делителя

При ОС по току (рис. 10, а) вход цепи ОС (цепи с β) подключается последовательно с нагрузкой R_н с помощью резистора R_β. Напряжение на входе цепи U "_β= U_{R β} прямо пропорци­онально току через нагрузку I _н (обычно I _вых= I _н= I_{R β}).

В случае смешанной ОС (рис. 10, б) с помощью резистора R2 создается напряжение U _β ' (ОС по напряжению), а с помощью резистора R _β — напряжение U _β" (ОС по току). Напряжение на вхо­де цепи ОС Ū_β´´´= Ū_β´+ Ū_β´´ пропорционально как выходному напря­жению U _вых, так и току I _н через нагрузку.

Рис. 10. ОС по току и смешанная

По способу введения энергии сигнала различают последователь­ную, параллельную и комбинированную схемы ОС. При последова­тельной ОС (рис. 11, а) выходная цепь ОС относительно вход­ной цепи усилителя без ОС включена последовательно с э. д. с. ис­точника сигнала Ē_и, поэтому напряжение ОС Ū_β действует последо­вательно с Ē_и относительно входных клемм 1-1 усилителя без Ос. Для осуществления параллельной ОС (рис. 11, б), выход цепи ОС (клеммы 3-3) подключен относительно входной цепи усилителя (клеммы 1-1) параллельно источнику э. д. с. сигнала (клеммы 4-4), поэтому Ū_вх=Ū_β. В случае комбинированной ОС (рис. 11, в) Ū_β= Ū_β1+ Ū_β2. При этом напряжение Ū_β1 действует относительно входных зажимов 1-1 последовательно с э.д. с. Ē_и, a Ū_β2— парал­лельно ей. Практически наиболее часто в электронных усилителях применяется последовательная ОС по напряжению и ОС по току, а также параллельная ОС по напряжению и ОС по току.

Рис. 11. Схемы последовательной, параллельной и комбинированной ОС

По знаку действительного значения петлевого усиления Т (на­пример, β К) различают положительную и отрицательную ОС. При положительной ОС сигнал с выхода на вход усилителя поступает в фазе с колебаниями входного сигнала, в результате чего возрас­тает коэффициент усиления усилителя. Этот вид связи использует­ся главным образом в автогенераторах. При отрицательной обрат­ной связи (ООС) колебания с выхода на вход усилителя поступа­ют в противофазе с входным сигналом, вследствие чего его коэф­фициент усиления уменьшается. Широкое распространение в усили­телях получила ООС. Она способствует улучшению их качествен­ных показателей. Если в рабочем диапазоне частот коэффициент ОС β является функцией частоты, то получаем частотно-зависимую ОС.