Из сравнения АЧХ следует, что полоса пропускания усилителя увеличилась в 10 раз с 4 кГц до 200 кГц при коэффициенте пропускания 39 дБ. Таким образом, из результатов моделирования следует, что влияние эффекта Миллера значительно снижено.

1.8. Виды отрицательных обратных связей

Понятие «обратная связь» (ОС) широко используется в схемотехнике электронных устройств. Звено ОС соединяет выход звена прямой передачи с его входом, например, через сумматор (рис. 1.26).

Обратная связь – это влияние некоторой выходной величины на некоторую входную величину звена прямой передачи (но не на сам входной сигнал!), которая, в свою оче-

редь, задаёт выходную величину. В усилителях, как правило, ис-

пользуется отрицательная обратная связь (ООС). При ООС увеличение

выходного сигнала так влияет на входной сигнал звена прямой передачи, что он уменьшается и соответственно приводит к уменьшению выходного сигнала. В схеме на рис. 1.26 отрицательный характер ОС задаётся знаком «минус» у сумматора.

Входной сигнал Vin через сумматор подается на звено прямой передачи с коэффициентом передачи K. Выход звена прямой передачиVout через цепь

обратной связи с коэффициентом передачи β (|β| < 1) и сумматор связан с его входом. Напряжение на выходе цепи обратной связи вычитается из входного напряжения (ООС):

Vout = Kу Vd = K·(Vin – βVout).

Тогда коэффициент усиления схемы с обратной связью:

Kу= Vout / Vin = K /(1 + βK).

Произведение β K носит название петлевого коэффициента усиления. На практике K >> 1 (десятки и сотни тысяч), а значение β лежит в пре-

делах 0,01...1. Тогда βKv >> 1 и коэффициент усиления с ООС Kос составит:

Kоос ≈ 1 / β.

39

Из этого следует, что коэффициент усиления схемы с отрицательной обратной связью при большом коэффициенте собственного усиления K определяется свойствами цепи обратной связи и практически не зависит от параметров самого усилителя.

Если в качестве звена ОС применяется резистивный делитель напряжения, то образуется линейный усилитель (его коэффициент усиления определяется только коэффициентом ослабления цепи ОС). Если в качестве звена обратной связи применяется RC-цепь, то образуется частотно-селективная цепь (активный фильтр). Включение в цепь обратной связи ОУ нелинейных элементов (диодов и транзисторов) позволяет линеаризовать передаточную функцию усилителя и реализовать с высокой точностью нелинейные преобразования сигналов.

При анализе и разработке принципиальных схем различают четыре вида обратных связей в усилителе (рис. 1.27):

–последовательная по напряжению (а);

–параллельная по напряжению (б);

–последовательная по току (в);

–параллельная по току (г).

Вид ОС по напряжению или току соответственно зависит от того, ток или напряжение подаётся на вход звена ОС. Последовательный или параллельный вид ОС также зависит от того, ток или напряжение подаётся на вход звена прямой передачи. Для определения вида обратной связи можно «закоротить» нагрузку. Если при этом сигнал обратной связи обращается в ноль, то это ОС по напряжению, если сигнал ОС не обращается в ноль– это OC по току.

При обратной связи по напряжению сигнал ОС, поступающий с выхода усилителя на вход, пропорционален выходному напряжению. При обратной связи по току сигнал ОС пропорционален выходному току. При последовательной обратной связи (со сложением напряжений) в качестве сигнала обратной связи используется напряжение, которое вычитается (для отрицательной обратной связи) из напряжения внешнего входного сигнала. При параллельной обратной связи (со сложением токов) в качестве сигнала обратной связи используется ток, который вычитается из тока внешнего входного сигнала.

Рассмотрим действие отрицательной обратной связи на примере двухкаскадного усилителя на биполярных транзисторах, состоящего из двух последовательно включённых каскадов, выполненных по схемам с ОЭ и ОК, рабочая точка задана током базы через резистор R1 (рис. 1.28, а).

40