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 Rн с помощью резистора Rβ. Напряжение на входе цепи U "β= UR β прямо пропорционально току через нагрузку I н (обычно I вых= I н= IR 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 Ūβ´´´= Ūβ´+ Ūβ´´ 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 Ēи, поэтому напряжение ОС Ūβ действует последовательно с Ēи 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 Ūвх=Ūβ. В случае комбинированной ОС (рис. 11, в) Ūβ= Ūβ1+ Ūβ2. При этом напряжение Ūβ1 действует относительно входных зажимов 1-1 последовательно с э.д. с. Ēи, a Ūβ2— 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.