Обратные связи в усилителях

8.13.1. Виды обратных связей

Обратной связью называют связь между электрическими цепями, при которой энергия усиливаемого сигнала передаётся в направлении, обратном нормальному, т. е. из цепей с более высоким уровнем сигнала в цепи с более низким его уровнем; например, из выходной цепи усилителя во входную или с последующих каскадов в предыдущие (рис. 8.71)

Рис.8.71

Важнейшим параметром усилителей с обратной связью является коэффициент передачи цепи обратной связи β. Обратная связь сильно влияет на свойства и характеристики усилителя, а поэтому нередко вводится в усилитель для изменения его свойств в нужном направлении.

Передача энергии сигнала из последующих цепей в предыдущие через паразитные связи (ёмкостные, индуктивные, гальванические и др.) всегда имеет место в усилителе. Обратную связь, обусловленную такими связями, называют паразитной обратной связью. Так как большинство паразитных связей не поддаётся расчёту, они могут изменять свойства уси­лителя непредусмотренным образом. Поэтому паразитные связи в усилителе ослабляют настолько, чтобы они практически не сказывались на его свойствах.

Цепь обратной связи вместе с частью схемы усилителя, к которой она подключена, образует замкнутый контур, называе­мый петлей обратной связи. Если в усилителе имеется одна пет­ля обратной связи, связь называют однопетлевой (рис. 8.72, а); если петель обратной связи несколько, связь называют многопетлевой (рис. 8.72, б, в, г). Если вусилителе имеется несколько петель обратной связи, не захватывающих одна другую, петли обратной связи называют независимыми (рис. 8.72, б); если же петли захватывают одна другую, петли называют зависимыми (рис. 8.72, в). Если в петле обратной связи, охватывающей весь усилитель, имеются петли обратной связи, охватывающие от­дельные каскады или части усилителя, их называют местными петлями обратной связи (рис. 8.72, г).

Рис. 8.72

Cуществуют различные способы снятия обратной связи с выхода схемы и подачи её на вход схемы (рис. 8.73 и 8.74). Если обратную связь снимают с выхода схемы параллельно нагрузке (рис. 8.73, а), её называют обратной связью по напряжению, так как при этом напряжение обратной связи прямо пропорциональ­но выходному напряжению усилителя U_вых.

Если же обратную связь сни­мают с выхода последовательно с нагрузкой (рис. 8.73, б), её называют обратной связью по току, так как при этом напряжение обратной связи прямо пропорцио­нально выходному току 1_вых.

Возможна комбинация этих способов снятия обратной связи, при которой напряжение обрат­ной связи имеет две составляю­щие: одну – пропорциональную вы­ходному напряжению и другую – пропорциональную выходному току (рис. 8.73, в).

Рис. 8.73

Такую связь называют мостовой или смешанной по выходу обратной связью.

Цепи усилителя нередко бывают сложными и тогда трудно определить, какой из способов снятия обратной связи имеет место в рассматриваемой схеме. Для решения этой задачи можно мысленно оборвать цепь нагрузки, а затем мысленно закоротить нагрузку. Если при обрыве нагрузки напряжение обратной связи не исчезает, а при коротком замыкании исчезает, то в схеме – обратная связь по напряжению; если напряжение обратной связи исчезает при обрыве нагрузки и не исчезает при её коротком замыкании, то в схеме – обратная связь по току. Если же напряжение обратной связи остаётся как при обрыве нагрузки, так и при её коротком замыкании, то в схеме – смешанная по выходу обратная связь.

Если обратную связь вводят на вход схемы последовательно с источником сигнала (рис.8. 74, а), то её называют последовательной обратной связью. Если обратную связь вводят параллельно источнику сигнала (рис. 8.74, б), её называют параллельной обратной связью. Существует икомбинированный способ введения обратной связи во входную цепь (рис. 8.74, в), называемый смешанной или мостовой по входу обратной связью.

Рис. 8.74

Для определения, какой из способов введения обратной связи имеет место в схеме, достаточно мысленно оборвать цепь источника сигнала, а затем закоротить источник. Если напряжение обратной связи не подаётся на вход при обрыве цепи источника сигнала и подаётся при его коротком замыкании, то в схеме последовательная обратная связь. Если напряжение обратной связи подаётся на вход при обрыве цепи источника сигнала и не подаётся при его коротком замыкании, в схеме параллельная обратная связь. Если же на­пряжение обратной связи подаётся на вход как при обрыве, так и при коротком замыкании источника сигнала, то в схеме смешанная по входу обратная связь.

8.13.2. Влияние обратной связи на свойства усилителя