Главная | Обратная связь

Зворотні звязки у підсилювачах

У підсилювачах широко застосовується зворотний зв’язок "ЗЗ". Його сутність полягає в тому, що певна частина вихідного сигналу (напруги або струму) повертається на вхід підсилювача. У ряді випадків завдяки цьому вдається істотно поліпшити деякі важливі характеристики та параметри підсилювачів.

Вперше чітке поняття про зворотний зв’язок з’явилось саме в радіоелектроніці. Звідси воно було запозичене теорією автоматичного регулювання та кібернетикою. В широкому плані ЗЗ як вплив результатів певного процесу на умов його протікання став за нашого часу фундаментальним поняттям, якому належить важлива роль у багатьох природничих та гуманітарних науках - хімії, біології, психології, соціології, економіці, тощо.

1. 
   Послідовний зворотний зв’язок за напругою
   
   При послідовному зворотному зв’язку за напругою частина вхідної напруги подається на вхід підсилювача послідовно з зовнішнім вхідним сигналом (рис.4.1). Отже, вхідна напруга підсилювача дорівнюватиме
   
   (4.1)
   
   Коефіцієнт підсилення підсилювача дорівнює , де - модуль коефіцієнта підсилення, - поворот фази сигналу, спричинюваний підсилювачем; обидві ці величини можуть залежати від частоти сигналу. Аналогічно і - коефіцієнт передачі чотириполюсника зворотного зв’язку - може бути величиною комплексною , де і також можуть залежати від частоти.
   
   Вихідна напруга . Підставивши сюди замість вираз (4.1), одержимо:
   
   ,
   
   а згрупувавши члени, дістанемо ефективний коефіцієнт підсилення підсилювача, охопленого зворотним зв’язком :
   
   (4.2)
   
   де - поворот за фазою сигналу, який пройшов через підсилювач і повернувся на його вхід, тобто повний поворот за фазою в колі зворотного зв’язку.
   
   Нескладними перетвореннями комплексних величин, що входять у вираз (4.2)¹, можна одержати модуль коефіцієнта підсилення
   
   (4.3)
   
   
   

1. 
   Позитивний та негативний зворотний зв’язок

Найбільш простий вигляд вираз (4.3) набуває при або . Позитивним зворотним зв’язком (ПЗЗ) називається випадок, коли (або , де ). При цьому сигнал зворотного зв’язку буде синфазним із вхідною напругою підсилювача і ефективний коефіцієнт підсилення дорівнюватиме

(4.4)

Таким чином ми одержуємо простий спосіб збільшення коефіцієнту підсилення - досить лише створити позитивний зворотний зв’язок. Спрямовуючи до одиниці можна одержати як завгодно великий коефіцієнт підсилення. Щоправда, як ми покажемо далі, ціною погіршення стабільності, частотних властивостей та інших важливих характеристик підсилювача.

Слід взяти до уваги, що та - модулі і можуть бути тільки позитивними числами. Тому при вираз (4.4) втрачає сенс. Далі буде показано, що при виникає самозбудження коливань і підсилювач перетворюється на автогенератор.

При ( або ) сигнал зворотного зв’язку є протифазний до вхідної напруги і послаблює останню. Такий зворотний зв’язок має назву негативного (НЗЗ). Ефективний коефіцієнт підсилення НЗЗ дорівнює

, (4.5)

тобто він завжди менший від коефіцієнта підсилення «чистого» підсилювача .