3.4. Структурные схемы каскадов с ос основных типов

где К_у - коэффициент усиления без обратной связи;  - коэф­фициент передачи напряжения обратной связи с выхода на вход усилителя ; F = 1+К_у - глубина обратной связи, показывающая, во сколько раз изменяется коэффициент усиления при введении обратной связи; произведение К_= К_е называется, петлевым усилением.

Принципиальные схемы каскадов, в которых применяются перечисленные выше типы ОС, представлены на рис. 3.2 – рис. 3.5.

В отличие от (3.1) влияние обратной связи на сквозной коэффициент нагруженного усилителя различно для разных типов связи. Причина этого 67

заключается в том, что различные типы обратной свя­зи оказывают неодинаковые влияния на входные и выходные сопротивления усилителя.

Рис. 3.5. Схема каскада с ОС Y – типа

Рис. 3.6 Схема каскада с ОС Z - типа

68

Рис. 3.4. Схема каскада с ОС Н – типа. (Схема с ОК)

Рис. 3.6. Схема каскада с ОС К – типа

(Схема с ОБ)

Рис. 3.7. Схема каскада с комбинированной ОС по входу и выходу (Z и Y типов)

69

Рис. 3.8. Представление каскада с ОБ как каскада с ОЭ, охваченного 100 % ОС К – типа (параллельная по току)

Точки a, b определяют вход сигнала (синие линии) и вход сигнала ОС (красные линии), точки c, d показывают выход сигнала усилительного блока (квадрат бирюзового цвета), а точки d, k - начало (вход) сигнала ОС. Блок цепи ОС – розовый, а весь каскад с ОС – зелёный.

При введении последовательной отрицательной обратной связи входное сопротивление усилителя (Z и К типов)

Z_{вх ос}= Z_вх(1+ К_у) (3.2)

Рис. 3.8. Представление каскада с ОК как каскада с ОЭ, охваченного 100 % ОС Н – типа (последовательная по напряжению)

70

Коэффициенты передачи цепи обратной связи определяются выражениями:

- для Y – связи β_Y = = .

- для Z – связи β_Z = ≈ поскольку для переменного тока

R_ВЫХ ≈ R_K || R_H. Если R_H << R_К, то R_ВЫХ ≈ R_H. Если R_К << R_Н, то R_ВЫХ ≈ R_К, если R_К ≈ R_Н, то R_ВЫХ ≈ 0,5 R_K ≈ 0,5 R_H ≈ 0,5(R_H + R_К).

- для H – связи β_H = = .

Для схемы рис. 3.4 β_H ≈ K_Uok ≈ ≈ 1

- для K – связи β_K = .

Для связи Y и Н типов входное сопротивление уменьшается и определяется соотношением:

Z_ВХос = . (3.3)

Таким образом, согласно (3.2), последовательная отрицатель­ная обратная связь увеличивает входное сопротивление усилителя. Параллельная же обратная связь оказывает противоположное действие на входное сопротивление. В этом случае согласно (3.3)

Y_{вх ос} = Y_вх(1 + К_у)

или

R_{вх ос}= R_вх/(1+ К_у)

Выходной иммитанc (Z_вых, Y_вых) усилителя с отрицательной обратной связью зависит от способа снятия с выхода напряжения об­ратной связи.

При обратной связи по току (Z и К типа) выходное сопротивление

71

становится равным

Z_{вых ос}= Z_вых(1+К_у),

т.е. возрастает в глубину обратной связи F раз. Для обратной свя­зи по напряжению (Y и Н типа):

Y_{вых ос}= Y_вых(1+К_у),

что означает уменьшение выходного сопротивления.

Выражения для расчета коэффициента обратной связи приведены на рис.3.1. Очевидно, что в зависимости от типа элементов в цепи обратной связи коэффициент  может, как являться, так и не являться функцией от частоты усиливаемого сигнала. В этой связи различают частотно-независимую ( = const) и частотно - зависимую ( = ()) обратные связи.

Частотно-независимая обратная связь уменьшает шумы, дрейф, помехи и нелинейные искажения; позволяет уменьшить фазовый сдвиг и частотные искажения; расширяет динамический диапазон усилителя. В частности, действие помех в усилителе, охваченном отрицательной обратной связью тем слабее, чем ближе к выходу они приложены. Воздействие помех зависит от петлевого усиления. Так, если помеха U_n возникает на входе усилителя, то U_вых = U_n/.