Работа 1 исследование свойств отрицательной обратной связи

I. Цель работы

Исследование влияния различных видов однопетлевой отрицательной об-ратной связи на коэффициент усиления по напряжению, а также на выходное и входное сопротивления усилителя.

II. Основные теоретические положения

Обратная связь (ОС) образуется при таком построении схемы усилитель-ного устройства (УУ), когда часть энергии с выхода какого-либо каскада подаётся во входную цепь того же или одного из предыдущих каскадов. При этом в месте ввода сигнала ОС действует суммарный сигнал – от генератора (предыдущего каскада) и от цепи ОС. Степень влияния ОС зависит от фазы суммируемых сигналов. Если фаза сигналов такова, что в результате введения ОС сигнал на выходе УУ уменьшается, то ОС называется отрицательной (ООС). ООС широко применяется для снижения искажений и шумов, вносимых усилителями, а также для стабилизации усиления и исходных режимов тран-зисторов.

Характер действия ООС определяется петлевым коэффициентом переда-чи , где– коэффициент передачи УУ, а– коэффициент передачи цепи ОС (рис. 1).

Рис. 1. Структурная схема усилительного каскада, охваченного обратной связью

Возможно параллельное и последовательное включение входа цепи по отношению к сопротивлению нагрузки усилителя. При параллельном под-ключении входа цепи(рис. 2, а) напряжение обратной связиоказывается пропорциональным выходному напряжению усилителя. При последователь-ном подключении входа цепи(рис. 2, б) напряжениепропорционально выходному току, создающему на её входе напряжение.

Рис. 2. Структурные схемы обратных связей различных типов:

а – обратная связь по напряжению; б – обратная связь по току;

в – последовательная обратная связь; г – параллельная обратная связь

Таким образом, в первом случае обратная связь представляет собой об-ратную связь по напряжению, а во втором – обратную связь по току.

Напряжение обратной связи может вводиться во входную цепь уси-лителяпоследовательно (рис. 2, в) или параллельно (рис. 2, г). Выбор спо-соба получения напряжения обратной связи и подача его на вход усилителя могут осуществляться независимо.

В лабораторной работе исследуются наиболее часто применяемые виды обратной связи: последовательная ООС – по напряжению и току, параллельная ООС по напряжению.

Коэффициент усиления усилителя при чисто ООС

,

где ;

K – собственный коэффициент усиления усилителя без ОС

;

–глубина ООС, характеризующая степень снижения усиле-ния.

Если необходимо сохранить выходное напряжение неизменным, то ЭДС источника сигналадолжна быть увеличена вA раз.

Характер влияния ООС на выходное сопротивление усилителя зависит только от способа снятия сигнала ОС. Так, ООС по напряжению уменьшает выходное сопротивление усилителя:

,

где – коэффициент усиления УУ по напряжению в режиме холостого хода при . Наличие ООС по току увеличивает выходное сопротивление уси-лителя

,

где – сопротивление ОС, включённое последовательно с сопротивлением нагрузки. В этом случае искажения, вызываемые изменением нагрузки, воз-растают.

Характер влияния ОС на входное сопротивление усилителя зависит только от способа подключения цепи обратной связи к входной цепи усилите-ля. Так, при последовательной ООС входное сопротивление усилителя увели-чивается

.

Если усилителя шунтируется делителем напряжения в цепи базы транзистора, то полное входное сопротивление

.

Параллельная ООС уменьшает входное сопротивление усилителя , так как входной ток, потребляемый от источника сигнала, возрастает за счёт тока обратной связи.

Входное сопротивление усилителя с параллельной ООС

,

где – сопротивление цепи ООС, включаемое между входной и выходной це-пями усилителя.