Под обратной связью в усилителях понимают передачу части выходного сигнала обратно на вход усилителя. Различают внутреннюю и внешнюю обратные связи (ОС).
Внутренняя ОС обусловлена, как правило, паразитными внутренними связями в устройстве. Физически паразитная внутренняя связь осуществляется через сопротивления потерь, с помощью магнитных и электрических полей. Она возникает при изготовлении устройства и ее практически невозможно регулировать. Внутренняя обратная связь часто приводит к искажению характеристик устройства и даже к его самовозбуждению.
Внутренняя ОС описывается параметрами обратной связи в четырехполюсниках: Y12, Z12, Н12 и т.д. На практике рекомендуется использовать устройства с минимальной внутренней обратной связью.
Внешняя обратная связь создается специально включенными четырехполюсниками обратной связи (рис. 2.10). Параметры обратной связи в этом случае можно легко регулировать. В зависимости от способов соединения усилителя и четырехполюсника обратной связи различают четыре вида внешней обратной связи:
1) последовательную ОС по напряжению (рис. 2.10, а);
2) параллельную ОС по напряжению (рис. 2.10, б);
3) параллельную ОС по току (рис. 2.10, в);
4) последовательную ОС по току (рис. 2.10, г).
Стрелками на рис. 2.10 показано направление передачи сигналов в четырехполюсниках.
На практике наиболее часто применяется последовательная ОС по напряжению (рис. 2.10, а). Выходное напряжение усилителя в этом случае поступает на вход цепи ОС, а выходное напряжение четырехполюсника ОС вводится на входе усилителя последовательно с входным сигналом.
Рассмотрим влияние обратной связи на коэффициент усиления усилителя с последовательной ОС по напряжению. Выходное напряжение усилителя равно:
,
где – коэффициент усиления исходного усилителя. Выходное напряжение поступает на вход цепи ОС.
В свою очередь, выходное напряжение цепи ОС равно:
,
где b – коэффициент передачи четырехполюсника ОС.
Из анализа схемы (рис. 2.10, а) следует, что напряжение на входе усилителя равно сумме входного напряжения и напряжения, поступающего от четырехполюсника ОС:
.
Следовательно, напряжение на выходе усилителя можно представить в виде:
.
Разделив левую и правую части последнего соотношения на амплитуду входного напряжения, после преобразований получим выражение для комплексного коэффициента усиления усилителя с обратной связью:
. (2.7)
Отметим, что модуль коэффициента передачи цепи ОС, как правило, меньше единицы, так как с выхода усилителя на вход достаточно подать только часть выходного напряжения. Поэтому цепь ОС выполняется с использованием пассивных элементов, играющих роль делителей выходного напряжения.
В зависимости от схемной реализации усилителей и цепи обратной связи коэффициенты и могут быть как положительными, так и отрицательными. Из анализа выражения (2.7) следует, что в этом случае обратная связь может приводить как к увеличению, так и к уменьшению коэффициента усиления усилителя.
Если ОС обусловливает увеличение коэффициента усиления, то ее называют положительной обратной связью (ПОС). Если же обратная связь ведет к уменьшению коэффициента усиления, то ее называют отрицательной обратной связью (ООС).
На практике наиболее часто в усилительной технике используется отрицательная ОС, так как она стабилизирует работу усилителя при изменении параметров радиоэлементов, при воздействии температуры, вибраций и т.п. Ее часто применяют для увеличения или уменьшения входных и выходных сопротивлений усилителей.
Пример усилителя с отрицательной ОС – эмиттерный повторитель (см. рис. 2.3). Эквивалентную схему повторителя мож