Файл: конспект лекций схемотехника.pdf

2Зворотні зв'язки

2.1Зворотний зв'язок

Зворотні зв’язки є ефективним засобом коригування характеристик підсилювачів. Вони змінюють коефіцієнти підсилення, рівень власних шумів, частотні та фазові характеристики, нелінійні спотворення та інші параметри.

Зворотним зв'язком (ЗЗ) називається передача частини (або всієї) енергії підсиленого сигналу з виходу підсилювача або окремого каскаду на вхід підсилювача (рисунок 2.1). Зніматися сигнал зворотного зв'язку може з виходу всього пристрою або з будь-якого проміжного каскаду. Зворотний зв'язок, що охоплює один каскад, прийнято називати місцевим, а той, що охоплює декілька каскадів або весь багатокаскадний підсилювач, – загальним.

Коло зворотного зв’язку

Рисунок 2.1 – Підсилювач зі зворотним зв'язком

Зворотний зв'язок може бути внутрішнім, тобто виникати завдяки особливостям конструкції та фізичним властивостям підсилювальних елементів, і зовнішнім, спеціально створюваним у схемі для додання підсилювачу певних властивостей і функціональних особливостей. Зворотний зв'язок, що виникає всупереч бажанню конструктора через наявність у схемі певних зв'язків між каскадами, називається паразитним.

Елементи схеми, що створюють зворотний зв'язок, утворюють коло зворотного зв'язку. Коефіцієнт передачі

36

кола зворотного зв'язку зазвичай позначається . Коло зворотного зв'язку спільно із частиною схеми підсилювача, яку вона охоплює, утворює петлю зворотного зв'язку, або контур (коло) зворотного зв'язку. Залежно від числа петель зворотного зв'язку в підсилювачі зворотний зв'язок може бути одноабо багатоконтурним. Якщо відношення напруги на виході ланцюга зворотного зв'язку до напруги на її вході від частоти не залежить, зворотний зв'язок називають частотно-незалежним, якщо ж зазначене відношення напруг від частоти залежить, зв'язок називають частотно-залежним.

Усі види зворотного зв'язку можуть дуже сильно змінювати властивості підсилювача. Як внутрішніми, так і паразитними зв'язками не можна керувати, і вони нерідко змінюють властивості підсилювача в небажаному напрямку, наприклад призводять до самозбудження підсилювача. Зовнішній зворотний зв'язок – легко керований, і його вводять для поліпшення властивостей підсилювача: підвищення стабільності коефіцієнта підсилення, зниження спотворень усіх видів, зменшення власних перешкод і т. п.

Ланцюг зворотного зв'язку можна приєднати до входу і виходу схеми різними способами. Якщо напруга зворотного зв'язку (UЗЗ ) пропорційна до вихідної напруги

підсилювача, то такий зворотний зв'язок називається зворотним зв'язком за напругою (рисунок 2.2). При цьому можна передавати всю вихідну напругу на вхід схеми або лише частину його, використовуючи подільник напруги, що під’єднується паралельно навантаженню. У цьому разі опори резисторів подільника напруги повинні бути істотно вищими за опір навантаження, для того щоб не зменшувати струм через навантаження.

Якщо напруга UЗЗ зворотного зв'язку пропорційна до

струму в навантаженні підсилювача, то такий ЗЗ називається зворотним зв'язком за струмом (рисунок 2.3).

37

Рисунок 2.2 – Зворотний зв'язок за напругою

використовувати резистор R , який необхідно ввімкнути послідовно з навантаженням. У такому разі опір цього резистора повинен бути значно меншим за опір навантаження, для того щоб не зменшувати напругу на навантаженні. Крім того, потужність цього резистора повинна бути достатньою для пропускання великого вихідного струму підсилювача.

Крім зазначених типів ЗЗ, можливий комбінований або змішаний зворотний зв'язок, за якого напруга зворотного зв'язку має складові, пропорційні як до напруги на навантаженні, так і до струму в ній (рисунок 2.4).

Для того щоб визначити, який зворотний зв'язок є в підсилювальному каскаді, можна провести уявні

38

позитивним зворотним зв'язком (рисунок 2.7) можна записати

Uвих KUUвх.сум. ,

Uвх.сум Uвх Uвих ,

де – коефіцієнт передачі ланцюга зворотного зв'язку. Звідси

Рисунок 2.7 – Узагальнена структурна схема підсилювача з позитивним зворотним зв'язком

Одержаний вираз демонструє, що введення в

підсилювач позитивного зворотного зв'язку збільшує коефіцієнт підсилення. Якщо досягає значення 1/ KU , то

1 KU наближається до нуля, що фізично відповідає одержанню нескінченного коефіцієнта підсилення. За подальшого збільшення , KU ПЗЗ стає негативним, а

передавальна характеристика при цьому перестає бути однозначною. Для негативного зворотного зв'язку

Uвх.сум Uвх Uвих ,

тоді

KUНЗЗ Uвих / Uвх KU / (1 KU ) .

Уведення НЗЗ зменшує коефіцієнт підсилення підсилювача.

41

Стабільність коефіцієнта підсилення

Розглянемо, як змінюватиметься відносний коефіцієнт підсилення для пристрою без зворотного зв'язку і з НЗЗ. Тоді

Припустимо, що вихідний коефіцієнт підсилення під дією дестабілізувальних факторів змінився на величинуKU . Відповідно для підсилювача зі ЗЗ

KUНЗЗ (dKUНЗЗ / dKU ) KU ;

чином, відносна зміна коефіцієнта підсилення підсилювача з НЗЗ у глибину НЗЗ разів менша, ніж без нього.

Очевидно, що нестабільність коефіцієнта підсилення підсилювача із НЗЗ залежатиме від нестабільності коефіцієнта передачі самого кола НЗЗ :

42