2.3.     Обратная связь в усилителях

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: Y12Z12, 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