Основные понятия
|
Об обратной связи (ОС) говорят тогда, когда выходная величина устройства может воздействовать на входную. Элемент, передающий это воздействие, называ  |
ется цепью ОС (ЦОС) (рис. 1.1). В узле 1 происходит сложение сигналов (напряжений или токов), поступающих от источника сигнала и с выхода ЦОС. Если эти сигналы складываются в фазе, т.е. при введении ОС уровни сигналов в узлах 1 и 2 повышаются, то такая ОС называется положительной (ПОС). Если же сложение сигналов происходит в противофазе, что приводит к снижению уровней сигналов в узлах 1 и 2, то это отрицательная ОС (ООС).
Если сложение сигналов в узле 1 происходит со сдвигом по фазе 
и 
, то такая ОС называется комплексной. Причём, если уровни сигналов в узлах 1 и 2 возрастают, то это комплексная ПОС, а если убывают то комплексная ООС. Очевидно, что в зависимости от частоты сигнала ОС может оказаться отрицательной, положительной или комплексной в одном и том же устройстве. Это объясняется тем, что в устройстве с ОС содержатся элементы (пассивные и активные), вносящие частотно-зависимые фазовые сдвиги. Поэтому при изменении частоты в широком диапазоне ОС может поменять свой знак (вид) не один раз. Если говорят, что усилитель охвачен ООС, то имеют ввиду вполне определенный, достаточно узкий, диапазон частот вблизи средней частоты f0 (для усилителя переменного тока). Хотя на краях полосы пропускания, а тем более вне её, ОС может изменить свой знак. В дальнейшем слово "комплексная" в определении ОС мы будем опускать, называя ОС положительной, если происходит возрастание сигналов в узлах 1 и 2 и отрицательной при их убывании.
В АЭУ в основном используется ООС, так как правильно выбранная ООС способствует стабилизации характеристик АЭУ, уменьшению линейных и нелинейных искажений, подавлению внутренних помех, повышению входного и уменьшению выходного сопротивлений. Ограниченное применение ПОС связана с тем, что этот вид ОС часто (но не всегда!) приводит к самовозбуждению устройства, т.е. превращает его в генератор незатухающих колебаний.
ОС принято называть частотно-независимой, если коэффициент передачи ЦОС не зависит от частоты, в отличие от частотно-зависимой, где эта зависимость имеет место.
Если ОС возникает за счет элемента, чаще всего активного, который является неотъемлемой частью АЭУ, то такая связь называется внутренней
Внешняя ОС реализуется с помощью отдельного четырехполюсника, который определенным образом подключается между выходом и входом устройства. В зависимости от способа подключения ЦОС к выходу АЭУ различают ОС по напряжению и току, а по способу её подключения к выходу АЭУ ОС подразделяется на последовательную и параллельную ( рис. 1.2).
Действие ОС по напряжению (рис.1.2, а и в) не проявляется в режиме короткого замыкания на выходе (Z2 = 0), а ОС по току – в режиме холостого хода (
). Последовательная ОС (рис.1.2, а и б) не функционирует при возбуждении устройства от источника сигнала с бесконечно большим сопротивлением (
), т.е. в режиме холостого хода на входе, а параллельная ОС – в режиме короткого замыкания (Z1 = 0).
На рис. 1.3 приведены принципиальные схемы устройств с последовательной ООС по напряжению. На рис. 1.3, а напряжение от источника сигнала подается на неинвертирующий вход, т.е. полярности входного U1 и выходного U2 сигналов совпадают. ОУ реагирует на разность сигналов 
, где 
– напряжения на выходе ЦОС. Значит связь – отрицательная. В режиме короткого замыкания на выходе (R2 = 0) или в режиме холостого хода на входе (R1 = 
) ОС не проявляется, т.е. это последовательная ООС по напряжению. Особенностью схемы рис. 1.3, б является равенство выходного напряжения U2 и напряжения ОС (100% ОС). Эквива -
 |
лентное сопротивление источника сигнала включает в себя как сопротивление реального источника R1, так и сопротивления элементов связи (С1, Rб1, Rб2).
 |  | ||
|
Если в коллекторную цепь транзистора в схеме рис. 1.3, б включить резистор R3 и выход снимать с коллектора, то получим последовательную ООС по току, т.к. при коротком замыкании на выходе (R3 = 0) ОС будет работать.
В инвертирующем усилителе (рис.1.4) имеет место параллельная ООС по напряжению. Связь отрицательная, т.к. ток источника сигнала i1 втекает в узел 1, а ток ОС i2B вытекает. Параллельность ОС следует из её исчезновения при коротком замыкании на входе (R1 = 0), поскольку в этом случае ЦОС оказывается нагруженной на идеальный генератор ЭДС с нулевым внутренним сопротивлением.
Кроме вышеперечисленных ОС следует различать местную и общую ОС. Под первой понимают ОС, охватывающую один каскад усилителя, а под второй – весь усилитель или несколько каскадов.