Обратные связи в усилителях

Обратной связью называется передача части энергии выходного сигнала на вход усилителя. Если сигнал обратной связи действует согласие с входным сигналом, в результате чего коэффициент усиления возрастает, то такая связь называется положительной. Если же сигнал обратной связи противодействует входному сигналу и коэффициент усиления уменьшается, то связь называется отрицательной.

Отрицательная обратная связь благоприятно влияет на основные эксплуатационные параметры усилителя. Она улучшает стабильность усиления, уменьшает искажения формы выходного сигнала, снижает влияние разброса параметров элементов схемы и т. д. Очень распространенным видом отрицательной обратной связи в усилительном каскаде является местная отрицательная обратная связь по току (см. рис. 91). Чтобы ввести такую связь, достаточно в схеме рис. 91 исключить конденсатор С_Э из цепи эмиттера. В этом случае переменная составляющая тока эмиттера i_Э ~ i_К (к создает на сопротивлении R_Э напряжение обратной связи, пропорциональное выходному току. По этой причине такой вид обратной связи получил название отрицательной обратной связи по току. Напряжение обратной связи u_Э=R_Эi_Э вводится во входную цепь усилителя таким образом, что оно уменьшает полезный сигнал на зажимах «база — эмиттер» транзистора.

Действительно, согласно схеме на рис. 91, u_БЭ=U_вх—и_Э. Следовательно, обратная связь, получаемая при введении резистора R_Э в цепь эмиттера, является отрицательной, так как ее сигнал противодействует входному сигналу. Разделив обе части соотношения на и_вых, получим

Введем обозначения: и_вых/и_БЭ = К_U — коэффициент усиления напряжения усилителя без обратной связи; и_вых/и_вх = К_{U ос} — коэффициент усиления напряжения при наличии обратной связи; u_Э/u_вых=γ — коэффициент обратной связи.

С учетом принятых обозначений из последнего уравнения имеем .

ЗАПОМИМНИТЕ

Отрицательная обратная связь увеличивает входное сопротивление каскада в (1+γK_U) раз. Выходное сопротивление каскада определяется в основном R_к и поэтому остается практически неизменным.

Применяют способ введения отрицательной обратной связи в усилительный каскад с общим коллектором, когда нагрузку включают через разделительный конденсатор большой емкости в цепь эмиттера, как показано на рис. 93. При таком включении нагрузки напряжение обратной связи оказывается равным выходному напряжению и_вых, поэтому такая связь называется стопроцентной отрицательной обратной связью по напряжению.

Коэффициент усиления напряжения в каскаде не превышает единицы:

К_Uос=К_U/(1+K_U)<1.

Напряжение на выходе усилителя как бы повторяет форму входного сигнала, отсюда рассматриваемый каскад получил еще одно название эмиттерного повторителя.

ЗАПОМНИТЕ

Эмиттерный повторитель имеет высокое входное и низкое выходное сопротивления, поэтому действует как трансформатор сопротивлений и широко применяется для согласования усилительных каскадов с низкоомной нагрузкой

.