|
| |
|
Слаботочка Книги 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 [65] 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 Усилитель с обратной связью состоит из двух четырехполюсников (рис. 8.8, а). Один из них - собственно усилитель, на вход которого подается напряжение U\. Этот усилитель при отключенной нагрузке Zh имеет коэффициент усиления К, т. е. на выходе его развивается э. д. с. К0\. При включенной нагрузке напряжение на выходе О2 меньше э. д. с. К0\ на величину падения напряжения на Усилитель с обратной связью  Рис. 8.8. Эквивалентные схемы усилителя с обратной связью. выходном (внутреннем) сопротивлении усилителя Zbux от тока нагрузки /г: U,==KU[-i,Zsux. (194) Второй четырехполюсник, состоящий из линейных элементов, образует цепь обратной связи. Коэффициент передачи этой цепи равен р = UcB IVг, где Ьсъ - напряжение, поступающее с выхода цепи обратной связи на вход усилителя. Оба четырехполюсника могут соединяться по-разному. На рис. 8.8, а показана последовательная схема обратной связи по напряжению, т. е. выход цепи обратной связи соединяется со входом усилителя последовательно, а напряжение на входе цепи обратной связи равно напряжению на выходе усилителя, иначе говоря вход цепи и выход усилителя включены параллельно. Напряжение на входе собственно усилителя Ul равно сумме напряжений источника возбуждения Ох и обратной связи Vcb- Подставив это выражение в (194), получим ZeblX Выходное напряжение усилителя с обратной связью оказывается равным Соотношения (195) и (194) выражают закон Ома для всей цепи: в левой части соотношений фигурирует выходное напряжение усилителя, а в правой - разность между действующей в выходной цепи э. д. с. и падением напряжения на выходном сопротивлении усилителя. Сопоставляя эти выражения, можно установить зависимости между коэффициентами усиления и выходными сопротивлениями усилителя с обратной связью (К, 2вых) и без обратной связи (К, 2вых)- в формуле (196) коэффициент усиления К, так же как и коэффициент К, определяется при отключенной нагрузке (Zh = оо). Теперь весь усилитель, включая цепь обратной связи, может быть представлен в виде одного четырехполюсника, на вход которого подается напряжение возбуждения Ux, а разность потенциалов на выходе создается источником э. д. с. KUx с выходным (внутренним) сопротивлением Zbux (рис. 8.8, б). О характере и величине обратной связи судят по отношению К/К, которое называют показателем (глубиной) обратной связи: 0i = -=l-P (198) [см. выражение (196)]. Поскольку р и /С зависят от частоты, то условились определять X для средних частот, когда К= ± ро о- огда и показатель обратной связи - вещественное число. Обратная связь называется положительной, если она вызывает рост коэффициента усиления (К К), и отрицательной, если она уменьшает этот коэффициент (/( < К). Следовательно, в случае положительной обратной связи (X = ЮК < 1) перед РоКо ставят знак минус: д=1 р/(=1-Ро/(о, (199) а при отрицательной обратной связи (х=/С С1) - знак плюс: Х-1-р/(=1+Ро/(о. (200) в первом случае напряжение обратной связи бсв и входное напряжение 11 совпадают по фазе, так как только тогда U\=Vi-\-Ub>Ui, Ко Ж и х = ЯоЖ;.<1. В случае отрицательной обратной связи напряжения Ucb и противофазны, и поэтому U\ = Ui - Ub<Cv Х = оЖо>1. В усилителях используется отрицательная обратная связь. Свойства ее следующие. 1. Отрицательная обратная связь согласно определению уменьшает усиление, что объясняется уменьшением входного напряжения собственно усилителя IJ\ на величину напряжения обратной связи 2. Отрицательная обратная связь значительно снижает частотные искажения. Для доказательства этого положения применим формулу (197) к эквивалентным схемам усилителя, составленным для высших частот (рис. 8.5, в) и низших частот (рис. 8.5, д). В первом случае выходное сопротивление равно 2вых = Ria, а во втором 2вых ~ Ris - / > соответственно этому вых вых /э 2пых - 1+РоКе 1 + у вых вых э . Полученные выражения показывают, что действие отрицательной обратной связи равнозначно уменьшению активных сопротивлений Ris и Ris и увеличению емкости Cg в (1 + роо) раз. Теперь формулы (187) и (184) принимают вид = ( + ГГ) + + 2 \тЪй ТТКк, Увеличение постоянной времени Тщ влечет за собой уменьшение граничной частоты coi= l/tm, а уменьшение постоянной времени цепи Тц2 вызывает увеличение другой граничной частоты сог = 1/Тц2, т. е. полоса пропускания усилителя со, - со 2 за счет отрицательной обратной связи расширяется. На рис. 8.9 показано, что в области средних частот коэффициент усиления Ко за счет отрицательной обратной связи снижается в (1 + роКо) раз, во столько же уменьшается нижняя граничная частота coj и повышается граничная частота со2. Поскольку на граничных частотах коэффициент усиления меньше максимального в ]/~2 раз, то на границах рабочего диапазона сон - сов, который предпо- 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 [65] 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 |