Основные понятия и обозначения:
- входное сопротивление при замкнутых клеммах 1-1’ цепи ОС.
- входное сопротивление усилителя без обратной связи, т.е. при отключенных клеммах 2-2’ от выхода усилителя.
- коэффициент усиления усилителя без ОС.
- коэффициент усиления усилителя от ЭДС источника до выхода без ОС.
- коэффициент передачи напряжения по цепи ОС от клемм 2-2’ клеммам 2-2’ (при холостом ходе на клеммах 1-1’).
Передачей напряжения по цепи ОС в обратном направлении (т.е. от клемм 1-1’ к клеммам 2-2’) обычно пренебрегают.
Совокупность цепей усиления и ОС называется петлей ОС. Передача напряжения по петле обратной связи называется петлевым усилением.
Усиление от к есть , от к есть , то есть - петлевое усиление.
Найдем - коэффициент усиления по напряжению усилителя с ОС.
, где верхний знак соответствует отрицательной обратной связи, а нижний – положительной ОС.
Или: ;
=>
Для отрицательной ОС:
Вывод: отрицательная ОС уменьшает коэффициент усиления по напряжению там сильнее, чем больше , положительная ОС – наоборот.
или носит название глубины ОС.
Действительно:
, т.е.
В некоторых литературных источниках иначе определяют коэффициент обратной связи , как коэффициент передачи напряжения от выходных клемм усилителя к его входным клеммам, т.е. к клеммам, между которыми включено сопротивление ; т.е. сопротивления и считаются входящими в цепь ОС. В этом случае:
(коэффициент передачи по напряжению ОС) и .
Отрицательная ОС, хотя и уменьшает усиление, но зато существенно повышает стабильность коэффициент усиления. Покажем это:
Пусть некоторый дестабилизирующий фактор воздействует на усилитель, но практически не воздействует на цепь ОС. Под можно понимать параметр любого компонента схемы (кроме цепи ОС), температуру окружающей среды, радиацию, изменения и т.п. Тогда и являются функциями . Строго говоря, внешние факторы воздействуют на цепь ОС, но цепь ОС обычно довольно проста, в ней используются, как правило, только R, L, C (а не усилительные приборы), которые легко сделать высокостабильными. Поэтому можно считать, что не зависит от . Тогда:
Следовательно, коэффициент усиления уменьшается в , а его нестабильность в раз.
Так, если глубина ОС большая, т.е. , то и стабильность определяется целиком стабильностью элементов цепи ОС. Это наиболее ценное свойство отрицательно ОС в усилителях.
Пример: Требуется спроектировать усилитель с и со стабильностью не хуже 5% при изменении температуры на .
1ый вариант. Выбираем однокаскадный усилитель без ОС. Пусть соответствующим выбором, например, сопротивления коллекторной нагрузки достигнуто при номинальной температуре. Пусть подсчитано
,
Тогда
2ой вариант. Выбираем двухкаскадный усилитель.
Вводим отрицательную ОС и определенную .
или , откуда
Проверяем стабильность :
, что составляет
§3. Коэффициенты усиления при других видах ОС
Последовательная обратная связь по току.
В отличие от предыдущего случая здесь напрашивается рассмотрение не коэффициента передачи напряжения цепью ОС, а передаточного сопротивления цепи ОС, определяемого как
.
Получаемая в этом случае формула аналогична по своей структуре формуле.........