Обратная связь в усилителях

Обратная связь представляет собой передачу сигналов из последующих цепей в предыдущие, т.е. в направлении, обратном нормальному, например, из выходнойцепи усилительного элемента или усилителя в его входную цепь.

В системах с обратной связью, используемых в качестве усилителя, термином устойчивость определяют наличие или отсутствие в системе собственных установившихся колебаний. В то время как система, не имеющая цепей обратной связи, всегда устойчива, введение обратной связи может оказаться причиной возникновения колебаний в системе.

Амплитудные и фазовые характеристики усилителя и цепи обратной связи являются функциями частоты, и по этой причине обратная связь может быть положительной при одних частотах и отрицательной - при других. Следовательно, система, имеющая отрицательную обратную связь в среднечастотном диапазоне, может оказаться системой с положительной обратной связью при частотах, удаленных от этого диапазона, и быть каналом утечки информации.

4.4. Нежелательные излучения технических средств обработки
информации

Технические средства, не являющиеся радиопередающими устройствами, являются источниками нежелательных электромагнитных излучений. Такие излучения называются побочными электромагнитными излучениями. Существуют различные причины их возникновения. В цепях различных устройств протекают переменные электрические токи, порождающие электромагнитные поля, излучаемые в окружающее пространство. Структура и параметры электромагнитных полей, создаваемых токоведущими элементами, определяются конструктивными особенностями систем и средств информатизации и связи, а также условиями их размещения и эксплуатации. Такие электромагнитные излучения являются потенциальными носителями опасного сигнала.

Технические средства различного назначения могут иметь в своем составе устройства, которые для выполнения своих основных функций генерируют электромагнитные колебания (эталонные и измерительные генераторы, генераторы тактовых частот, генераторы развертки электронно-лучевых трубок, гетеродины радиоприемных устройств и т.д.).

В отдельных технических средствах, например в усилительных каскадах, могут возникать паразитные излучения, обусловленные их самовозбуждением за счет паразитных положительных обратных связей. Причины возникновения нежелательных обратных связей в усилителях могут быть различными. Параметры элементов радиоэлектронной аппаратуры — конденсаторов, резисторов, катушек индуктивности, отрезков соединительных линий — вне полосы рабочих частот существенно отличаются от соответствующих параметров на рабочих частотах. Наличие конечной индуктивности выводов элементов, различных паразитных емкостей, проявление свойств цепей с распределенными параметрами, различные межэлементные соединения образуют большое количество паразитных колебательных систем и обратных связей, свойства которых невозможно предусмотреть и учесть заранее.

Причины возникновения нежелательных обратных связей в усилителях можно разделить на две группы. Первая группа причин связана с наличием внутренних обратных связей через усилительный прибор. Ко второй группе относят внешние обратные связи через паразитные индуктивности, емкости, цепи питания, регулировок и т.д.

К таким каналам можно отнести все виды обратной связи между входной и выходной цепями, в пределах каждого отдельного каскада, в пределах двух, трех и более каскадов. Практически напряжение с выхода усилителя на его вход может передаваться в результате действия следующих основных видов внешних обратных связей:

через емкость между выходной и входной цепями усилителя. Этот вид связи имеет место в тех случаях, когда провода входной цепи проходят рядом с проводами выходной цепи (емкость C₁, рис. 13), когда отсутствуют экраны между каскадами или когда они недостаточно экранированы (емкость С₂ рис. 13), когда среди монтажных проводов имеются провода, не имеющие отношения к высокоточным цепям, но связанные с ними емкостями (емкости С₃ и С₄, рис. 13);

— через взаимоиндуктивности между выходным и входным контурами избирательного усилителя;

— через провода питания активных элементов усилителя;

— через провода регулировок, подключенные к различным точкам усилительных каскадов;

— через шасси и корпус усилителя, являющиеся общим проводом, соединяющим ряд его точек.

В определенных условиях нежелательная обратная связь может оказаться положительной, а условия самовозбуждения - выполненными. Это приводит к возникновению паразитной генерации устройства на этой частоте, предсказать которую заранее практически невозможно.

Рис. 13. Образование паразитной емкостной обратной связи в многокаскадном усилителе

Побочные излучения технических средств обработки информации могут иметь место в различных участках частотного диапазона. Низкочастотными излучателями электромагнитных колебаний являются, например, усилительные устройства различного функционального назначения и конструктивного исполнения. На более высоких частотах наблюдаются излучения гетеродинов радиоприемных устройств, измерительных генераторов, генераторов тактовых частот электронно-вычислительной техники и т.д.

Нежелательные излучения различных устройств могут содержать опасные сигналы. В процессе функционирования технических средств обработки информации элементы генераторов, усилителей и других излучающих электромагнитные поля устройств могут оказаться в зоне действия электромагнитных полей опасных сигналов. Воздействие электромагнитного поля опасного сигнала на рассматриваемые устройства может привести к изменению параметров отдельных элементов генератора или усилителя. Результатом такого изменения является паразитная модуляция опасным сигналом нежелательных излучений технических средств. Следствием этого является появление в окружающем пространстве нежелательных излучений, модулированных опасными сигналами, т.е. создаются предпосылки для утечки информации, обрабатываемой техническими средствами.