§6. Обратная связь в усилительных устройствах.

Обратная связь осуществляется подачей части напряжения или тока с выхода устройства на его вход. Структурная схема усилителя с обратной связью приведена на рис. 20, где показана цепь прямой передачи с коэффициентом передачи и цепь обратной связи с коэффициентом передачи . Обратная связь может вводиться или специально для изменений характеристик усилителя или может возникать в результате непредусмотренного или нежелательного взаимодействия отдельных его цепей. В этом случае она называется паразитной. Если фазовый сдвиг между U_вх и U_ос мал, и в результате сложения сигналов U_вх и U_ос происходит увеличение U_вых, то обратная связь положительна; если сигналы от источника и цепи обратной связи отличаются по фазе так, что U_вых уменьшается, то обратная связь отрицательна.

В усилителях различают обратную связь по напряжению (рис. 21) и по току (рис. 22). Каждая из них может быть последовательной (а) и параллельной (б).

Коэффициент передачи усилителя с обратной связью:

.

Коэффициент передачи напряжения обратной связи – коэффициент обратной связи .

;

;

;

;

– это соотношение связывает коэффициент усиления усилителя, охваченного обратной связью, и усилителя без обратной связи, является основным соотношением в теории усилителей с обратной связью. Величина характеризует усиление петли обратной связи.

При положительной обратной связи произведение , следовательно при возрастании , возрастает, возрастает.

При отрицательной обратной связи произведение , следовательно убывает, убывает.

При , т.е. при отсутствии ( ) не равно нулю, т.е. усилитель самовозбуждается и превращается в генератор.

§7. Диаграмма Найквиста

О братная связь может стать причиной самовозбуждения усилителя, т.к. и зависят от частоты и для некоторой частоты обратная связь из отрицательной, превращается в положительную обратную связь. Режим самовозбуждения недопустим для усилителя, поэтому при разработке усилителя важно убедиться в том, что автоколебания не возникнут не только в рабочей области частот, но и для диапазона частот от нуля до бесконечности . Одним из способов проверить, не самовозбуждается ли усилитель, является диаграмма Найквиста (рис. 23). Для некоторой частоты по оси абсцисс откладывается вещественная, а по оси ординат – мнимая часть . Радиус-вектор, проведенный из начала координат в эту точку, характеризует коэффициент передачи петли обратной связи для определенной частоты. , угол равен углу между и . Совокупность точек для всего диапазона частот от нуля до бесконечности дает непрерывную линию, называемую диаграммой Найквиста.

Левая точка пересечения диаграммы Найквиста с осью абсцисс соответствует некоторой частоте в области средних частот усилителя, , для нее . Верхняя и нижняя точки пересечения диаграммы с осью соответствуют верхней и нижней частотам, . В этих точках общий коэффициент передачи петли обратной связи уменьшается в 2 раза.

При или длина радиус-вектора уменьшается до 0. Если диаграмма Найквиста не охватывает точку (1, 0), то усилитель не возбуждается.