Причины самовозбуждения

Из выражения (8.218), определяющего коэффициент усиления линейной системы с обратной связью в установившемся режиме, следует, что коэффициент усиления системы ста­новится бесконечно большим. При этом ничтожно малое входное напряжение частоты, для которой должно привести к появлению на выходе бесконечно большого напряжения этой частоты. В действительности выходное напряжение не будет бесконечно большим, ограничиваясь амплитудной характеристикой системы.

Так как на входе любой схемы имеется напряжение тепловых и других шумов с непрерывным частотным спектром, то на выходе системы с βК=1 при отсутствии входного сигнала по­являются электрические колебания частоты, для которой петлевое усиление равно единице. Это явление называют самовозбуждением системы.

Самовозбудившаяся система не может усиливать подаваемые на её вход электрические сигналы, так как она оказывается загруженной собственными колебаниями. Поэтому для усили­тельных устройств самовозбуждение недопустимо, и его предотвращение является одной из основных задач проектирования усилителей с обратной связью.

Значение петлевого усиления βК, превышающее единицу, также обычно приводит к самовозбуждению системы. При этом амплитуда собственных колебаний на выходе нарастает до тех пор, пока верхний загиб амплитудной характеристики не снизит коэффициент усиления системы Кнастолько, что βК станет равно единице. После этого нарастание амплитуды собственных колебаний прекратится и она примет стационарное зна­чение.

Устойчивой в отношении самовозбуждения усилительной системой считают такую, которая не может самовозбудиться в эксплуатационных условиях. Ввиду того, что в эксплуатационных условиях коэффициент усиления усилителя и его частотно-фазовая характеристика могут изменяться, для обеспечения устойчивости системы необходимо иметь запас как по модулю вектора βК , так и по его фазе.

В усилительных устройствах с отрицательной обратной связью введение сколь угодно глубокой обратной связи каза­лось бы не может вызвать самовозбуждения, так как при этом знаменатель выражения (8.243) положителен и превышает единицу. Однако, как указывалось выше, при фазовом сдвиге цепи на ± 180° отрицательная обратная связь превращается в положительную, и если при этом βК оказывается больше единицы, устройство самовозбуждается.

Ввиду того, что фазовый сдвиг цепи ОС достигает 180° обычно за пределами рабочей полосы частот, самовозбуждение уси­лителей с отрицательной обратной связью обычно имеет место на очень низких или очень высоких частотах, выходящих за пре­делы полосы рабочих частот усилителя.