Зворотні зв'язки в підсилювачах

Зворотним зв'язком називається зв'язку між вихідними і вхідними ланцюгами якого-небудь пристрою. Залежно від співвідношення фаз коливань, що поступають на вхід підсилювача від джерела сигналу і з виходу підсилювача через ланцюг зворотного зв'язку, зворотний зв'язок може бути позитивним або негативним. При ПЗЗ фази цих коливань співпадають і коефіцієнт посилення зростає. При НЗЗ коефіцієнт посилення менше, ніж без зворотного зв'язку. Зворотні зв'язки діляться на корисні, спеціально вводяться і шкідливі, або

паразитні (зокрема внутрішні). За способом здійснення розрізняють зворотний зв'язок по напрузі, струму і змішану (комбіновану), а за способом введення напруги зворотного зв'язку у вхідний ланцюг підсилювача — паралельну і послідовну.

Щоб визначити, яким є зворотний зв'язок — по струму або по напрузі, необхідно враховувати, що зворотний зв'язок по струму зникає при обриві навантаження, а зворотний зв'язок по напрузі — при короткому замиканні. Щоб визначити, є зворотний зв'язок паралельним або послідовним, необхідно враховувати, що послідовний зворотний зв'язок зникає при обриві джерела сигналу, а паралельна — при короткому замиканні джерела сигналу. При дуже малому вихідному опорі джерела сигналу паралельний зворотний зв'язок неможливий, оскільки джерело сигналу закорочуєтся ланцюг зворотного зв'язку. При дуже великому вихідному опорі джерела сигналу неможливий послідовний зворотний зв'язок ланцюг зворотного зв'язку розірваний.

Вплив НЗЗ на параметри підсилювача залежить від виду зв'язку. Характер зміни коефіцієнтів посилення напруги і струму, а також вхідного опору повністю визначається способом підключення ланцюга НЗЗ до входу підсилювача. При послідовній НЗЗ коефіцієнт посилення струму не змінюється.

При паралельній НЗЗ коефіцієнт посилення напруги не змінюється, коефіцієнт посилення струму зменшується в п раз, вхідний опір зменшується в п раз.

Вплив НЗЗ на вихідний опір підсилювача залежить тільки від способу зняття сигналу зворотного зв'язку з виходу підсилювача, тобто від виду зв'язку (по струму або по напрузі). При введенні НЗЗ по струму вихідний опір збільшується, при введенні НЗЗ по напрузі — зменшується.

Параметри підсилювача стабілізуються при введенні НЗЗ, що часто є визначальним чинником при рішенні питання про доцільність застосування зворотного зв'язку. При частотно - незалежної НЗЗ по напрузі стабілізується вихідна напруга, отже, зменшується нерівномірність АХЧ. За допомогою частотно-залежної НЗЗ можна додати АЧХ підсилювача різну форму.

При введенні послідовної НЗЗ по напрузі зменшується коефіцієнт гармонік за умови, що зворотний зв'язок є негативним як для першої, так і для вищих гармонік сигналу. Якщо для якої-небудь вищої гармоніки зворотний зв'язок виявиться позитивним (унаслідок фазових зрушень на вищих частотах), коефіцієнт гармонік може зрости. Якщо ФЧХ підсилювача і ланцюга зворотного зв'язку лінійні, а коефіцієнт посилення постійний в діапазоні частот до даної гармоніки, коефіцієнт гармонік при послідовній НЗЗ по напрузі зменшується в раз. Проте введенням НЗЗ не можна зробити спотворення меншими, ніж вони були на вході підсилювача. Рівень власних шумів підсилювача при введенні послідовної НЗЗ по напрузі також зменшується.

Стійкість підсилювача з НЗЗ залежить від коефіцієнта посилення і коефіцієнта передачі ланцюга зворотного зв'язку, тобто від глибини НЗЗ. При глибокій НЗЗ фазові зрушення на вищих і нижчих робочих частотах обумовлюють появу ПЗЗ, яка викликає нестійкість роботи підсилювача, а іноді і самозбудження. У зв'язку з цим 6 підсилювачах з глибокою НЗЗ необхідно розширювати діапазон частот з лінійною ФЧХ. Для поліпшення ФЧХ підсилювача з НЗЗ в ньому не слід використовувати частотно-залежні регулювання і трансформатори. Якщо застосування трансформатора неминуче, то його конструюють так, щоб індуктивність розсіяння і власна місткість були мінімальними. Для додаткового поліпшення ФЧХ підсилювача можна застосовувати спеціальні коректуючі ланцюги.

Використовування ПЗЗ дозволяє підвищити коефіцієнт посилення або одержати негативний вихідний опір підсилювача, що необхідне для поліпшення роботи АС. Одночасно з ПЗЗ необхідно обов'язково застосовувати НЗЗ. Інакше робота підсилювача буде нестійкою.

Вплив паразитних зворотних зв'язків. При слабких паразитних зв'язках з'являються додаткові частотні і фазові, а іноді і нелінійні спотворення. При сильному паразитному зворотному зв'язку підсилювач може самозбудиться. У ПП паразитні зворотні зв'язки обумовлені наступними причинами:

1) електричними зв'язками між ланцюгами;

2) магнітними зв'язками між окремими каскадами (унаслідок розсіяння магнітного потоку трансформаторів);

3) живленням від загального джерела.

Для ослаблення електричних і магнітних зв'язків застосовують відповідне екранування. Ослаблення зв'язку через джерело живлення досягається зменшенням його вихідного опору і включенням розв'язуючих фільтрів. Крім того, не повинно бути зайвого запасу посилення.