2.5. Влияние отрицательной ос на частотную

характеристику усилителя

Типичная частотная характеристика K(f) усилителя без ОС показана на рис.9. Ее края спадают, так как на верхних и нижних частотах коэффициент усиления обычно уменьшается. Здесь К₀ и К_0 являются максимальными значениями коэффициентов усиления К и К_ соответственно.

При охвате усилителя отрицательной ОС его коэффициент усиления К уменьшается до К_, т.е. в Fвх(0)=1+Кβ_С раз (в глубину раз). Для частотно-независимой связи коэффициент β_С не зависит от частоты. Поэтому на средних частотах, где К велико, велика и глубина связи F_ВХ(0), но на краях полосы пропускания коэффициент К меньше, а значит, меньше и F_ВХ(0).

Следовательно, на тех частотах, где К больше, там оно уменьшается в большее число раз, а где К меньше, оно уменьшается в меньшее число раз. Благодаря такому неодинаковому уменьшению коэффициента К частотная характеристика усилителя с отрицательной частотно-независимой обратной связью имеет меньшие спады на краях полосы пропускания, т.е. частично выравнивается (нижний сплошной график на рис.9).

Можно считать, что уменьшение К на величину ΔК, вызванное изменением частоты, представляет собой нестабильность усиления. Поэтому согласно (16) ее относительная величина уменьшается в F_ВХ(0) раз:

. (17)

Как и в случае влияния на нестабильность усиления, отрицательная ОС уменьшает неравномерность частотной характеристики, вызванную лишь теми причинами, которые изменяют в одну и ту же сторону и коэффициент передачи усилителя, и петлевое усиление. Так, например, отрицательная связь по току не только не уменьшает, спада коэффициента усиления по напряжению на верхних частотах, если этот спад вызван емкостью нагрузки, но даже увеличивает его. В этом случае с повышением частоты выходной ток усилителя увеличивается (из-за емкости нагрузки). Следовательно, увеличивается напряжение ОС U_ и уменьшается U₃ (рис.1,а), а значит, уменьшается U₂.

При охвате отрицательной ОС многокаскадного усилителя на его частотной характеристике на краях полосы пропускания образуются относительные подъемы (штриховой график на рис.9). Это происходит из-за того, что при отклонении от средних частот, когда спад усиления еще почти незаметен, в многокаскадном усилителе (блоке К) наблюдается уже заметный фазовый сдвиг, из-за которого компенсация напряжения U₁ напряжением U_ (рис.1,а) становится менее полной и U₃, а значит и U₂ оказываются больше.

На краях полосы пропускания фазовые сдвиги многокаскадного усилителя могут быть столь значительными, что отрицательная обратная связь превращается в положительную и не уменьшает, а увеличивает усиление. Тогда образуются большие местные подъемы АЧХ на краях полосы пропускания, а также колебания на вершине переходной характеристики. Все это является признаком приближения к самовозбуждению и считается недопустимым.

Мы не рассматривали влияние частотно-зависимой обратной связи на частотную характеристику усилителя. Для нее β_С зависит от частоты, что позволяет получать любую форму частотной характеристики К_β(ω) путем задания необходимой зависимости β_С(ω). На практике чаще применяется частотно-независимая ОС.