Зворотній зв'язок
Зворотній зв'язок передбачає передачу частини енергії вихідного сигналу на вхід електронного пристрою або підсилювача. Структурна схема підсилювача, охопленого зворотним зв'язком, наведена на малюнку 1.
Малюнок 1. Структурна схема підсилювача, охопленого зворотним зв'язком
В даній схемі коефіцієнт посилення підсилювача без зворотного зв'язку K = U вих / Uвх. Коефіцієнт передачі чотириполюсника зворотного зв'язку β = UвхОС / U вих
Спочатку зворотний зв'язок використовувалася для збільшення коефіцієнта посилення. У цьому випадку напруга або струм з виходу підсилювача подається на його вхід синфазно з вхідним коливанням (зрушення фаз в петлі зворотного зв'язку повинен бути дорівнює 0 ° або 2π × n). Такий зворотній зв'язок отримала назву позитивний зворотний зв'язок. Однак скоро з'ясувалося, що позитивний зворотний зв'язок призводить до нестабільності роботи підсилювача і її стали уникати.
Негативний зворотний зв'язок зменшує коефіцієнт посилення підсилювача. На початку двадцятого століття це було великим недоліком, однак в даний час це легко компенсується додаванням одного або декількох каскадів посилення. У той же самий час негативний зворотний зв'язок в підсилювачах приводить до поліпшення багатьох його параметрів, тому вона знайшла широке застосування.
Вплив зворотного зв'язку на коефіцієнт посилення
Визначимо коефіцієнт посилення підсилювача охопленого зворотним зв'язком. Для цього запишемо напругу на вході підсилювального елемента:
Напруга на виході підсилювача, що не охопленого негативним зворотним зв'язком, можна визначити наступним чином:
З цих двох виразів можна виразити коефіцієнт посилення услітеля охопленого негативним зворотним зв'язком.
З одного боку зменшення коефіцієнта посилення може привести до ускладнення схеми. З іншого боку якщо коефіцієнт посилення буде змінюватися в залежності від конкретного екземпляра транзистора або при зміні температури, то за допомогою виразу (3) при досить великому первісному коефіцієнті посилення K можна можна забезпечити стабільність коефіцієнта посилення блоку в цілому. Його коефіцієнт посилення буде залежати від коефіцієнта β або іншими словами від співвідношення резисторів в чотириполюсника зворотного зв'язку.
Вплив зворотного зв'язку на нелінійні спотворення підсилювача
Одним з найважливіших характеристик підсилювача є його лінійність. Саме негативний зворотний зв'язок дозволяє домогтися високої лінійності амплітудної характеристики. Принцип роботи негативного зворотного зв'язку в цьому випадку не відрізняється від принципу стабілізації коефіцієнта підсилення. Як приклад можна привести вплив зворотного зв'язку на найпоширеніший параметр, що дозволяє оцінити рівень нелінійних спотворень - коефіцієнт гармонік:
Вплив зворотного зв'язку на вихідний опір підсилювача
Залежно від способу отримання сигналу зворотного зв'язку на виході підсилювача вона може бути по напрузі і по струму. Структурна схема негативного зворотного зв'язку по напрузі приведена на малюнку 2.
Малюнок 2. Структурна схема підсилювача, охопленого зворотним зв'язком по напрузі
Негативний зворотний зв'язок по напрузі зменшує вихідний опір усілілітеля. Вихідний опір підсилювача, охопленого негативним зворотним зв'язком по напрузі можна визначити за такою формулою:
Напруга зворотного зв'язку в схемах негативного зворотного зв'язку по струму виділяється на опорі зворотного зв'язку, як це показано на малюнку 3.
Малюнок 3. Структурна схема підсилювача, охопленого зворотним зв'язком по струму
Негативний зворотний зв'язок по току збільшує вихідний опір усілілітеля. Вихідний опір підсилювача, охопленого негативним зворотним зв'язком по струму можна визначити за такою формулою:
Вплив зворотного зв'язку на вхідний опір підсилювача
По входу негативний зворотний зв'язок може бути послідовною і паралельною. Структурна схема паралельної негативного зворотного зв'язку приведена на малюнку 4. На цьому малюнку не уточнюється яка застосована зворотний зв'язок по виходу (по струму або напрузі).
Малюнок 4. Структурна схема підсилювача, охопленого паралельної негативним зворотним зв'язком
Паралельна зворотний зв'язок зменшує вхідний опір підсилювача. Значення вхідного опору підсилювача, охопленого паралельної негативним зворотним зв'язком можна визначити за формулою:
Коефіцієнт посилення підсилювача, охопленого паралельної негативним зворотним зв'язком можна знайти з наступної формули:
Наступний вид зворотного зв'язку, який ми розглянемо, це послідовна негативний зворотний зв'язок. Структурна схема послідовної негативного зворотного зв'язку приведена на малюнку 5. На цьому малюнку, також як на попередньому, не уточнюється яка застосована зворотний зв'язок по виходу (по струму або напрузі).
Малюнок 5. Структурна схема підсилювача, охопленого послідовної негативним зворотним зв'язком
Послідовна зворотний зв'язок збільшує вхідний опір підсилювача. Значення вхідного опору підсилювача, охопленого послідовної негативним зворотним зв'язком можна визначити за формулою:
Коефіцієнт посилення підсилювача, охопленого паралельної негативним зворотним зв'язком можна знайти з наступної формули:
Разом зі статтею "вплив негативного зворотного зв'язку (ООС) на основні якісні показники підсилюючих пристроїв" Новомосковскют: