- специально созданные ОС, которые применяются для улучшения характеристик усилителя;
- паразитные ОС, которые возникают самопроизвольно и ухудшают характеристики усилителя;
- в зависимости от параметра выходного сигнала:
· ОС по напряжению: U ос = β · U вых;
· ОС по току: U ос = R ос · i вых; R ос – взаимное сопротивление входной цепи и цепи ОС;
· комбинированная ОС (как по току, так и по напряжению).
- в зависимости от способа подачи ОС на вход усилителя:
· последовательная ОС, когда U ос с выхода звена ОС подается последовательно с напряжением источника входного сигнала на усилитель (рисунок 2.16);
· параллельная ОС, когда U ос подается на вход усилителя параллельно напряжению источника входного сигнала (рисунок 2.17).
Рисунок 2.16 – Структурная схема УК с последовательной ОС
Рисунок 2.17 – Структурная схема УК с параллельной ОС
- В зависимости от воздействия ОС:
· положительная ОС, когда U вх складывается с U ос, в результате чего на усилитель подается увеличенное напряжение U у;
|
|
· отрицательная ОС, когда из U вх вычитается U ос, в результате чего напряжения на входе U у и выходе U вых усилителя уменьшаются.
Наиболее часто в усилителях применяют отрицательную ОС (ООС).
Рассмотрим влияние ООС на коэффициент усиления усилителя. В соответствии со структурной схемой (рисунок 2.16) при ООС, последовательной по напряжению:
U у = U вх − U ос, (1)
т. к. U ос = β · U вых, (2)
то U вх = U ос + U у = U у + β · U вх (3)
Для усилителя без ОС:
U вх = U у, а К u = U вых / U у (4)
Для усилителя с ОС:
К ос = U вых / U вх = U вых / (U у + β· U вых) (5)
Разделив числитель и знаменатель на Uу, получим
К ос = К u / (1 + β · К u). (6)
Несмотря на снижение К u, ООС улучшает свойства усилителя:
1. повышается стабильность коэффициента усиления усилителя при изменениях параметров транзисторов;
2. снижается уровень нелинейных искажений;
3. улучшает АЧХ усилителя;
4. увеличивается R вх и уменьшается R вых усилителя.
Уменьшение нелинейных искажений можно объяснить следующим образом. В усилителе без ОС при большом U вх за счет нелинейных искажений в U вых появляются высшие гармонические составляющие, которые искажают форму U вых. При введении ООС эти высшие гармонические составляющие через звено ОС подаются на вход усилителя и усиленными появляются на его выходе. Усиленные гармоники вычитаются из U вых, т. к. благодаря действию ООС они будут поступать в противофазе с первоначальными высшими гармониками, которые возникли из-за нелинейных искажений.
Рисунок 2.18 – АЧХ УК с различными видами ОС |
|
|
При ООС увеличивается R вх и уменьшается R вых.
Исходя из (ф. 3):
R вхос = R вх (1+ β · К u),
R вхос = R вх (1 + β · К u),
Таким образом, мы рассмотрели влияние ООС последовательной по напряжению.
Параллельная ООС приводит к увеличению входного тока I вх, в связи с чем уменьшается R вх.ос усилителя и R вых.ос:
R вх.ос = (U вх − U у) / I вх,
R вых.ос = R вых / (1 + β · К u).
Положительная ОС в усилителях обычно нежелательна, однако она может возникать непроизвольно через внутренние или внешние электрические цепи. Такая ОС называется паразитной, может возникать:
- через общие цепи питания усилительных каскадов;
- через паразитную емкость между выходными и входными цепями усилителя;
- как магнитная связь, появляющаяся при близком расположении входных и выходных трансформаторов усилителя (если они есть).
При слабой ПОС увеличиваются частотные и нелинейные искажения, при сильной ПОС усилитель может самовозбудиться, т. е. в отсутствии U вх, на выходе может появиться переменное U вых.
Наиболее серьезной паразитной ОС является связь между каскадами через цепи питания. Такая связь обычно возникает в многокаскадном усилителе, питающемся от одного источника. В этом случае токи всех каскадов замыкаются через источник питания. Для устранения такой паразитной связи применяют развязывающие Г-образные R ф C ф – фильтры (рисунок 2.19).
Рисунок 2.19 – Схема УК с Г-образным R ф C ф – фильтром
Емкостные и магнитные ОС возникают из-за нерационального монтажа, когда выходные цепи расположены вблизи входных. Такие виды ОС устраняются или рациональным монтажом или экранированием катушек и индуктивности, трансформаторов, соединительных приводов.