Последовательная обратная связь по напряжению

 

Структурная схема усилителя с последовательной обратной связью по напряжению приведена на рис. 1.11. В этой схеме усилитель без ОС имеет коэффициент усиления по напряжению, равный К. Величина β ос является коэффициентом передачи цепи ОС и показывает, какая часть выходного сигнала поступает обратно на вход.

Определим коэффициент усиления усилителя с ООС.

Коэффициент усиления что с ОС, что без нее, считается по единой формуле:

К = Uвых/Uвх

Кос = Uвых/Uвх.

Но результаты c ОС и без ОС будут различными.

Для простоты и наглядности будем считать, что фазовые сдвиги в цепях усилителя и обратной связи отсутствуют.

Пусть К – коэффициент усиления усилителя при отсутствии цепи обратной связи. U1 – напряжение непосредственно на клеммах усилителя. Соответственно, при замыкании выхода цепи ОС (Uос = 0), Uвых = КU1 = КUвх

При подаче напряжения ОС во входную цепь напряжение U1 = Uвх – β осUвых. Знак минус здесь появляется вследствие того, что обратная связь является отрицательной. Таким образом, имеем

Uвых = КU1

Uвых =К(Uвх – β осUвых).

Отсюда находим

В выражении (1.1) произведение β осК называется петлевым усилением, а 1+ β осК — глубиной ОС.

Из формулы 1.1 видно, что отрицательная ОС уменьшает значение коэффициента усиления усилителя.

Определим коэффициент усиления усилителя с ПОС. В случае положительной ОС знаки в формулах меняются на противоположные.

U1 = Uвх + β осUвых

Выражение для Кос при наличии ПОС имеет вид

Положительная ОС увеличивает значение коэффициента усиления усилителя. Значение петлевого усиления при положительной ОС β осК в усилителе должно быть меньше единицы..

Если β осК станет большим либо равным единице, усилитель потеряет устойчивость и превращается в автогенератор.

В усилительных устройствах в основном применяется ООС. Применение OOС в усилителях обеспечивает повышение стабильности коэффициента усиления при смене активных компонентов, изменении напряжения питания, температуры окружающей среды и т.д., расширения полосы пропускания усилителя; уменьшения фазового сдвига между выходным и входным напряжениями; снижением уровня нелинейных искажений и т.д.

последовательная ООС по напряжению увеличивает входное сопротивление усилителя.

ООС по напряжению уменьшает выходное сопротивление усилителя

 

Обратная связь по току

Структурная схема усилителя с последовательной обратной связью по току приведена на рис. 1.14. Усилительный каскад представлен в виде четырехполюсника с крутизной S = Iвых /Uвх.

Запишем выражение для входной цепи

U1 = Uвх – Uос = Uвх – Iвых Rос

Разделим обе части равенства на Iвых и, сделав простые преобразования, получим, что

Для последовательной OOС по току справедливы почти все соотношения, что и для OOС по напряжению. Так, последовательная OOС по току увеличивает входное сопротивление:

Rвх ос=Rвх(1+SRос);

Также она расширяет частотную характеристику усилителя, уменьшает фазовые искажения, увеличивает стабильность крутизны:

В отличие от OOС по напряжение OOС по току увеличивает выходное сопротивление усилителя.

Rвых ос =Rвых(1+SRос).

Действительно, с увеличением выходного тока при постоянном значении входного сигнала происходит уменьшение напряжения U1. В результате ток в выходной цепи остается практически постоянным. Это эквивалентно тому, что в выходной цепи усилителя с OOС по току включен источник тока, ток которого мало изменяется с изменением нагрузки.