Полоса усиливаемых частот

Введение цепи ООС всегда расширяет полосу усиливаемых частот усилителя. Проиллюстрируем сказанное на примере усилителя, передаточная характеристика кото­рого имеет вид:

.

Охватим такой усилитель частотонезависимой цепью ООС с коэффициентом передачи b_ос Тогда передаточная функция усилителя с OOС будет иметь вид:

.

По определению, полоса пропускания усилителя определяется по уровню снижения его коэффициента передачи в раз, т. е. на З дБ. Для исходной передаточной функции этому падению соответствовала частота 1/Т₁. После введения ООС эта частота, согласно полученной передаточной функции больше в (1 + К_U0b_OC) раз, чем до введения ООС (в глубину отрицательной обратной связи)

.

Логарифмическая амплитудно-частотная характеристика рас­сматриваемого усилителя приведена на рис. 5.25.

Предположим, что исходный усилитель охвачен цепью ООС, глубина которой . Тогда , т. е. коэф­фициент усиления уменьшился на 20 дБ. При этом новое значение верхней частоты полосы пропускания увеличилось в 10 раз . Следовательно, новая АЧХ может быть получена смещением вниз горизонтального участка исходной характери­стики на величину , т. е. на 20 дБ. При этом ча­стота сопряжения (верхняя частота полосы пропускания) будет находиться на наклонном участке характеристики исходного уси­лителя.

Физически полученное расширение полосы пропускания можно объяснить следующим образом. Как было показано ранее, сниже­ние коэффициента усиления усилителя с цепью ООС являлось следствием уменьшения реального значения его входного напря­жения . Вызванное увеличе­нием частоты уменьшение собственного значения приводит к уменьшению выходного напряжения усилителя. Однако при этом снижается и абсолютное значение напряжения обратной связи . Последнее, при постоянстве входного напряжения увеличивает реальное значение входного напряжения усилителя и, следовательно, увеличивает его выходное напряжение. Таким образом, до некоторой частоты уменьшение сопровож­дается увеличением , что обеспечивает как постоянство вы­ходного напряжения, так и усилителя.

Этот же вывод можно сделать и непосредственно из выраже­ния . До тех пор, пока , и не зависит от абсолютного значения .Если в рассматриваемом примере цепь ООС заменить на ПОС, то полоса усиливаемых частот усилителя уменьшится:

,

или

.

При этом частотную характеристику усилителя с ПОС можно по­лучить смещением вверх горизонтального участка исходной харак­теристики на величину дБ. Новое значение верх­ней частоты пропускания усилителя определится пересече­нием нового горизонтального участка с продолжением асимптоты с наклоном -20 дБ/дек. (рис. 2.2.4.2). Таким образом, при введении ПОС полоса пропускания усилителя сужается в раз.