4.6. Обратные связи в усилителях

Обратные связи, вводимые в усилительные каскады, в значительной степени оказывают влияние на его характеристики и параметры. Последовательная обратная связь по напряжению изменяет коэффициент усиления следующим образом:

(4.38)

где β – коэффициент передачи цепи обратной связи;

К – коэффициент усиления усилителя без обратной связи.

Отсюда видно, что отрицательная обратная связь уменьшает коэффициент усиления усилителя в (I+βK) раз, положительная – увеличивает и может сделать его бесконечно большим, что приводит к самовозбуждению усилителя.

Входное сопротивление усилителя с последовательной обратной связью выражается соотношением

(4.39)

где R_вх – входное сопротивление усилителя без обратной связи.

Выходное сопротивление усилителя, охваченного обратной связью по напряжению

(4.40)

где – выходное сопротивление усилителя без обратной связи;

– коэффициент усиления усилителя в режиме холостого хода.

При введении параллельной обратной связи коэффициент усиления по току изменяется следующим образом:

, (4.41)

где К_i – коэффициент усиления каскада по току без введения обратной связи.

Входная проводимость усилителя

(4.42)

Выходная проводимость усилителя с параллельной обратной связью

. (4.43)

4.7. Резонансные усилители

При расчете резонансного усилителя модуль коэффициента усиления можно определить из выражения

, (4.44)

где |Y₂₁| – модуль проводимости прямой передачи;

– обобщенная расстройка; (4.45)

d_э – эквивалентное затухание контура;

ω₀ – резонансная частота;

m_к – коэффициент включения контура со стороны активного элемента;

m_н – коэффициент включения контура со стороны нагрузки.

Как известно, крутизна характеристики транзистора определяется выражением

. (4.46)

Фазовая характеристика определяется выражением

, (4.47)

где – относительная расстройка. (4.48)

4.8. Операционные усилители

Операционные усилители (ОУ) – это универсальные усилители, предназначенные для выполнения линейных математических операций в аналоговых устройствах. Необходимо отметить также, что ОУ характеризуются непосредственными (гальваническими) связями, высоким коэффициентом усиления, малым уровнем собственных шумов, высоким входным и малым выходным сопротивлением. Он имеет два входа: инвертирующий ( - ) и неинвертирующий ( + ) и один выход. Четвертый вывод является общим (рис.4.4).

О

Рис. 4.4

перационный усилитель практически всегда используется с обратной связью. При введении отрицательной обратной связи коэффициент усиления по инвертирующему входу определяется выражением

, (4.49)

где R_ос – величина резистора в цепи обратной связи;

R – величина сопротивления источника сигнала.

По неинвертирующему входу

(4.50)

Кроме усилительных функций ОУ может быть использован и для других целей, например, в качестве дифференциатора или в качестве интегратора (рис. 4.5, 4.6).

Рис. 4.5 Рис. 4.6

Дифференцирование дает следующую зависимость между входными и выходными сигналами:

(4.51)

Интегрирование позволяет получить следующее соотношение:

. (4.52)

Операционный усилитель можно использовать как компаратор, сумматор, логарифмирующее или антилогарифмирующее звено, как устройство формирования сигналов и для ряда других целей.