Влияние отрицательной обратной связи на основные технические показатели усилителей

1. Стабильность коэффициента усиления

Стабильность коэффициента усиления имеет важное значение для работы усилителя. Коэффициент усиления реального усилителя может изменяться вследствие изменения напряжения источников питания, изменения температуры окружающей среды, старения элементов.

Стабильность коэффициента усиления определяется относительной величиной . Оценим стабильность коэффициента усиления усилителя с отрицательной обратной связью, для этого продифференцируем выражение (4.14) по К_U:

.

Разделив данное выражение на (4.14), получим

. (4.16)

Таким образом, отрицательная обратная связь уменьшает относительное изменение коэффициента усиления в (1 + b К_U) раз.

Физически стабилизация коэффициента усиления усилителя с отрицательной обратной связью объясняется следующим образом. Если по каким-либо причинам изменится коэффициент усиления усилителя на величину D К_U, то это приведет к изменению на соответствующую величину напряжения обратной связи U_{ос. m}, а следовательно, к изменению результирующего напряжения на входе усилителя ; если усиление уменьшилось, то уменьшится U_{ос. m}, а возрастет.

2. Входное сопротивление

Входное сопротивление усилителя с последовательной отрицательной обратной связью (рис. 4.11) определяется выражением

,

где – входное сопротивление усилителя без обратной связи.

Так как при отрицательной обратной связи , то

. (4.17)

Таким образом, последовательная отрицательная обратная связь увеличивает входное сопротивление усилителя в (1 + b К_U) раз. Это можно объяснить тем, что непосредственно на вход усилителя подается разность напряжений , в результате чего входной ток усилителя уменьшается, а входное сопротивление, естественно, растет.

Применяя подобные рассуждения, легко доказать, что параллельная отрицательная обратная связь уменьшает входное сопротивление усилителя в (1 + b К_U) раз.

3. Выходное сопротивление

Выходное сопротивление усилителя с обратной связью по напряжению определим на основании следующих рассуждений. Предположим, что выходное напряжение усилителя с обратной связью (рис. 4.11) изменилось на величину . Это приводит к изменению напряжения обратной связи на величину . Если принять, то напряжение на входе усилителя не изменится, то напряжение . В результате напряжение на выходе усилителя дополнительно изменится на величину . При этом приращение выходного тока усилителя

, (4.18)

где Z_вых – выходное сопротивление усилителя без обратной связи.

Выходное сопротивление усилителя с обратной связью

.

Подставляя в данное выражение (4.18), получаем

.

Так как при отрицательной обратной связи , то

. (4.19)

Таким образом, отрицательная обратная связь по напряжению в (1 + b К_U) раз уменьшает выходное сопротивление усилителя. Легко доказать, что отрицательная обратная связь по току увеличивает выходное сопротивление усилителя во столько же раз.

4. Частотные искажения

Частотные искажения, вносимые усилителем, существенно уменьшаются при введении отрицательной обратной связи. Действительно, если неравномерность амплитудно-частотной характеристики, являющейся одной из причин частотных искажений, рассматривать как нестабильность коэффициента усиления, то стабилизирующее действие отрицательной обратной связи, определяемое (4.16), распространяется и на зависимость коэффициента усиления от частоты. Усилитель с отрицательной обратной связью имеет более равномерную амплитудно-частотную характеристику, а следовательно, большую полосу пропускания (рис. 4.12).

Дата добавления: 2015-10-28