2. Влияние обратных связей на показатели усилителей

При рассмотрении этих вопросов будет иметься в виду отрицательная обратная связь. Такой она будет в основной части диапазона рабочих частот усилителя. Вместе с тем, надо сознавать, что на краях полосы пропускания усилителя она неизбежно превращается в отрицательно-комплексную из-за влияния реактивных элементов и УЭ усилителя, даже при использовании частотно-независимой -цепи. В тех же специальных случаях, когда намеренно используется частотно-зависимая -цепь, обратная связь однозначно будет отрицательно-комплексной. Поэтому в общем случае с учетом этих обстоятельств соответствующие выражения буду записываться в комплексном виде. В наиболее же интересной для нас основной части диапазона рабочих частот (и особенно в области средних частот) усилителя выражения будут записываться в виде, где все величины действительные.

ОС влияет на все основные показатели усилителя, рассмотренные в предыдущей главе (см. глава 3). Перечислим их здесь с привязкой к общей структурной схеме усилителя без ОС (рис. 4.5).

Iвых

Zвых

К

Zист

Еист

Zвх

Iвх

Kвх.ц

Uвх

Uвых

Zн

Евых

Рис. 4.5

Это сквозной коэффициент усиления К^*=U_вых/Е_ист=К_вх.цК, коэффициент усиления по напряжению К=U_вых/U_вх, коэффициент усиления по току К_т=I_вых/I_вх, входное сопротивление усилителя Z_вх=U_вх/I_вх , выходное сопротивление усилителя Z_вых=U_вых.х.х/I_вых.к.з, напряжение собственных помех усилителя U_п , нелинейные искажения (К_г , К_нл ), линейные искажения – частотные (М_в, М_н), фазовые (Ф_в, Ф_н) и переходные (t_у, , ), нестабильность коэффициента усиления (dK^*/K^*).

Общая теория ОС позволила исследовать влияние ООС на все эти показатели и представить результаты в общих выражениях, применимых для всех возможных способов снятия и подачи ОС. Эти выражения сведены в «Таблицу показателей усилителей с ООС», приведенной ниже. Ценность этой таблицы заключается не только в том, что она содержит все основные расчетные соотношения, но и в том, что помогает представить картину в целом.

Таблица показателей усилителей с ООС

Наименование показателей	Расчетные выражения для показателей	Расчетные выражения для глубины ОС и петлевого усиления	Характер влияния ОС в зависимости от способов снятия и подачи ОС
1.Сквозной коэффициент усиления			Одинаков при любых спо-собах снятия и подачи ОС
2.Нестаб-сть сквозного коэффициента усиления			Одинаков при любых спо-собах снятия и подачи ОС
3.Коэффициент усиления по напряжению			Определяется способом подачи и не зависит от спо-собов снятия ОС
4.Коэффициент усиления по току			Определяется способом подачи и не зависит от спо-собов снятия ОС
5.Входное сопротивление	Послед. по входу ОС		Определяется способом подачи и не зависит от спо-собов снятия ОС
	Парал-я. по входу ОС
	Комбин. по входу (формула Блекмана)
6.Выходное сопротивление	ОС по току		Определяется способом снятия и не зависит от способов подачи ОС
	ОС по напряжению
	Комб. по вых. ОС (формула Блекмана)
7.Напряжение гармоник или собств. помех			Одинаков при любых спо-собах снятия и подачи ОС
8.Коэффициент гармоник			Одинаков при любых спо-собах снятия и подачи ОС
9.Коэф.част.искаж. при ч/нез. -цепи			Одинаков при любых спо-собах снятия и подачи ОС

В таблице комплексным характером некоторых показателей учтено то, что на краях полосы пропускания ООС становится отрицательно-комплексной. В основной же части диапазона рабочих частот усилителя все величины действительные и Z_н=R, Z_ист=R_ист, Z_вх=R_вх, Z_вх.ОС=R_вх.ОС, Z_вых=R_вых, Z_выхОС=R_выхОС.

Как видно из таблицы, во всех расчетных выражениях для показателей усилителя фигурирует глубина ОС, вычисляемая при различных значениях сопротивлений источника сигнала и нагрузки:

F^*=1+K^* - глубина ООС, вычисленная при номинальном значении сопротивления источника сигнала Z_ист(R_ист) и номинальном значении нагрузки Z_н(R_н);

F^*_к.з.1=1+K^*_к.з.1 – глубина ООС, вычисленная при к.з. со стороны входа, то есть при Z_ист(R_ист)=0;

F^*_х.х.1=1+K^*_х.х.1 – глубина ООС, вычисленная при х.х. со стороны входа, то есть при Z_ист(R_ист)= ;

F^*_к.з.2=1+K^*_к.з.2 – глубина ООС, вычисленная при к.з. со стороны выхода, то есть при Z_н(R_н)=0;

F^*_х.х.2=1+K^*_х.х.2 – глубина ООС, вычисленная при х.х. со стороны выхода, то есть при Z_н(R_н)= .

В таблице содержится графа, отражающая характер влияния ОС в зависимости от способов ее снятия и подачи. Оказалось (и это надо обязательно учитывать на практике), что характер влияния ОС на такие показатели как К^*, dK^*/K^* , К_г , U_п , М_н , М_в (t_у , , ) не зависит от способов снятия и подачи ОС (иными словами, характер влияния будет одинаковым при любых способах снятия и подачи ОС). Характер же влияния ОС на К, К_Т и Z_вх (R_вх) определяется способом подачи ОС на вход усилителя и не зависит от способов снятия ОС с выхода усилителя. Что касается Z_вых (R_вых), то характер влияния ОС на этот показатель определяется способом снятия ОС с выхода усилителя и не зависит от способов подачи ее на вход усилителя.

Ниже вопросы влияния ООС на показатели усилителя при различных вариантах схем ООС рассматриваются подробно. При этом, наряду с конкретным анализом схем ООС на базе теории линейных электрических цепей, используются приведенные в таблице общие выражения, что позволяет лучше осмыслить физические процессы в схемах и представить картину в целом.