 |
|
Определим коэффициент усиления усилителя с ОС путем преобразований полученного выражения
. (2.1)
Параметр 
определяет фактор обратной связи, или коэффициент усиления разомкнутого кольца ОС. Величина 
носит название глубины ОС.
Если лежит в пределах от нуля до единицы, то коэффициент усиления усилителя с ОС становится больше коэффициента усиления собственно усилителя (без ОС). Это соответствует положительной ОС (ПОС). При ПОС напряжение обратной связи поступает на вход усилителя синфазно с входным, при этом 
. Значение 
характеризует условие самовозбуждения усилителя, когда он превращается в автогенератор хаотических колебаний, параметры которых не зависят от частоты входного сигнала.
Если же напряжение ОС находится в противофазе с входным сигналом, то коэффициент усиления усилителя с ОС уменьшается в 
раз.
. (2.2)
Интересен случай, когда 
и 
. Это условие соответствует 100% ООС, при которой коэффициент усиления 
определяется только величиной 
и не зависит от коэффициента усиления собственно усилителя. Действительно, 
>> 1, так что значением 1 в знаменателе (2.2) можно пренебречь. Откуда
.
Данное свойство ОС широко используется в усилительной технике: выпускаемые микросхемные усилительные узлы современной аппаратуры имеют одинаковые параметры даже при значительных разбросах параметров собственно усилителей.
Случай 
; 
; 
соответствует отсутствию ОС.
Случай 
; 
; 
. Бесконечно большое значение коэффициента усиления с ОС означает, что усилитель превращается в генератор электрических колебаний.
Отрицательная ОС повышает стабильность коэффициента усиления усилителя с ОС в раз.
Продифференцируем уравнение (2.2) по параметру К.
; 
.
Разделим левую и правую часть полученного выражения на выражение (2.2).
.
Выражение показывает, что относительное изменение коэффициента усиления усилителя с ООС в раз меньше коэффициента усиления собственно усилителя. То есть усилитель с ООС работает более стабильно, однако платой за это достоинство является уменьшение коэффициента усиления в раз. Отметим, что, поскольку коэффициент усиления усилителя с ООС в раз меньше, то в такое же количество раз снижается уровень паразитных гармоник, возникающих в процессе работы каскада, а также уровень собственных шумов усилителя.
Рассмотрим параметры усилителя с последовательной ООС, при которой
. Разделим обе части уравнения на 
и определим входное сопротивление усилителя:
Таким образом, входное сопротивление усилителя за счет действия ООС возрастает в раз. Аналогично можно показать, что выходное сопротивление усилителя уменьшается в раз.
Используя аналогичный подход, можно показать, что параллельная ООС по напряжению приводит к уменьшению входного сопротивления каскада, а параллельная ООС по току приводит к увеличению входного сопротивления каскада.
Такое изменение свойств усилителей позволяет использовать ту или иную схему ООС в конкретных условиях работы радиоэлектронного устройства.
Следует заметить, что, наряду со специально вводимыми в усилители ОС, в последних наблюдаются паразитные ОС, причинами которых служат: электрические связи между цепями; наличие в схеме реактивных элементов: индуктивностей и емкостей монтажа; магнитные связи между отдельными каскадами (вследствие рассеяния магнитного потока трансформаторов); питание от общего источника.
При слабых паразитных ОС появляются дополнительные частотные и фазовые искажения, при сильных паразитных ОС усилитель может самовозбудиться (становится генератором колебаний). Для ослабления электрических и магнитных связей в усилителях применяют экранирование.
Особой проблемой исследования усилителей с ОС является устойчивость. Устойчивость усилителей оценивается на основе известных подходов теории устойчивости линейных систем.