Обратная связь в усилителях

Обратной связью называется передача сигнала с выхода устройства на его вход. В усилителях часто присутствуют специально создаваемые цепи обратной связи, охватывающие усилитель (рис. 2.7). Замкнутый контур, образуемый цепью усиления и цепью обратной связи, называется петлей обратной связи. Усилитель может содержать одну или несколько петель обратной связи.

Обратные связи вводятся в усилитель с целью придания ему определенных свойств. Если напряжение обратной связи U_ос пропорционально выходному напряжению усилителя U_вых, то говорят об обратной связи по напряжению, если же U_ос пропорционально току нагрузки — то об обратной связи по току.

В зависимости от способа передачи сигнала обратной связи на вход усилителя различают параллельную или последовательную обратную связь.

Виды обратных связей показаны на рис. 2.8. Здесь K^° — комплексный коэффициент усилителя без обратной связи:

Звено обратной связи характеризуется передаточным коэффициентом:

Коэффициент усиления усилителя охваченного обратной связью, описывается выражением:

Выражение справедливо и для вещественных значений:

Знак плюс в знаменателе соответствует отрицательной обратной связи, а минус — положительной. При отрицательной обратной связи сигнал обратной связи U_ос вычитается из входного U_вх, а при положительной — суммируется с ним.

При положительной обратной связи при bK®1 общий коэффициент усиления K_ос®¥ и схема становится неустойчивой, склонной к самовозбуждению. Работа с такой обратной связью недопустима. При 1>bK >0 происходит увеличение K_ос по сравнению с К, но до конечных значений. При отрицательной обратной связи происходит уменьшение коэффициента усиления усилителя в 1+bK раз. При глубокой обратной связи, когда bK>>1 общий коэффициент усиления K_ос = 1/b становится не зависящим от параметров усилителя, а только от параметров цепи обратной связи. Отрицательная обратная связь уменьшает в 1+bK раз выходное сопротивление усилителя напряжения и во столько же раз увеличивает входное сопротивление. Пропорционально уменьшаются частотные, фазовые и нелинейные искажения, действие шумов и помех в контуре, охваченном отрицательной обратной связью (ООС). В усилителях тока ООС уменьшает входное и увеличивает выходное сопротивления.

Обратные связи в усилителях могут возникать самопроизвольно за счет паразитных связей по цепям питания, магнитных связей индуктивных элементов, влияния паразитных емкостей между элементами схемы. Особенно опасны самопроизвольные положительные обратные связи. Меры борьбы с такими связями: хорошая стабилизация напряжения питания, обеспечение низкого выходного сопротивления источника питания, рациональный монтаж элементов схемы, экранирование входных цепей, трансформаторов и индуктивностей.