• ДР-СвьЛх=г/вых/[/-(±рг/в„х)]. (21.16)

Разделив числитель и знаменатель на U, получим

К,. вь.х/ Х

l-(±?fA /f/) -l-(±w- -

При положительной ОС выходное напряжение усилителя действует в фазе с входным (фактор ОС р положителен). К=К1[\-

- ( + РЮ]=</(1-Р) возрастает в (1-(З/С) раз. Если fK=\, то /Се=оо. Такой режим соответствует самовозбуждению усилителя. Он работает, как автогенератор, и усиления сигнала обеспечить не может. Если ОС положительная и р/<<1, усилитель будет работать неустойчиво.

При отрицательной ОС выходное напряжение действует в противофазе с входным (фактор ОС р отрицателен); 1{=К1[\-

- (-РК)]=/(/( 1-Ь3/() уменьшается в (l-j-p7() раз. При глубокой ООС легко получить Kl. В многокаскадных усилителях с большим значением /( получить К:> 1 можно даже при малом значении Р, поэтому (пренебрегая в выражении (21.17) единицей) получим Лр~ Это значит, что усиление усилителя с ООС определяется лишь коэффициентом передачи р и не зависит от числа каскадов и их параметров. Можно показать, что введение в усилитель параллельной ООС по напряжению, а также введение последовательной и параллельной ООС по току сопровождается уменьшением Кп-

2. Нестабильность коэффициента усиления при наличии ООС оцениваемая относительным изменением коэффициента усиления,

Е-л/Ср Ср = Д/С С(И-РЮ, (21.18)

уменьшается в (\-\-К) раз. Введением ООС достигается стабилизация- усиления независимо от причин, вызвавших эти изменения.

3. Введение в усилитель любого вида ООС снижает в {\ + К) раз сигнал гармоник, возникаюших из-за нелинейных искажений. Аналогичное влияние ООС оказывает на напряжение помех (фона, наводок, шумов). При относительно небольших нелинейных искажениях (у1015%) и отсутствии фазовых искажений коэффициент нелинейных искажений (КНИ) усилителя с ООС уменьшается в {\+К) раз. Однако при высоком у за счет дополнительных фазовых сдвигов высших гармоник ООС может перейти в положительную и вызвать рост нелинейных искажений. С целью снижения нелинейных искажений обычно ООС вводят в выходных каскадах, имеющих наибольший диапазон выходных напряжений.

4. Входное сопротивление усилителя с ОС зависит от -способа подачи напряжения ОС, ее вида и глубины и не зависит от способа ее снятия. Исследования показывают, что последовательная ООС по напряжению и току увеличивает входное сопротивление усилителя, а параллельная его уменьшает.

Выходное сопротивление усилителя с ОС зависит от способа снятия сигнала ОС, ее вида и глубины и не зависит от способа введения энергии сигнала ОС. Анализ показывает, что последовательная и параллельная ООС по напряжению уменьшает, а по току увеличивает выходное сопротивление усилителя.

Учитывая различный характер зависимостей входного и выходного сопротивлений при ООС, последовательную ОС обычно применяют в усилителях напряжения, а параллельную - в усилителях тока или вводят в усилитель смешанную ООС.

5. Обратная связь, изменяя коэффициент усиления по напряжению Кгь оказывает влияние на линейные искажения усилителя. Коэффициенты частотных и фазовых искажений в усилителе с частотно-независимой ООС при малых фазовых сдвигах можно представить соответственно:

ЛГр а М (1 -Н К„)/(1 + Р/<„.с?); 9р ~ 9/(1 + Рн). (21.19

Если на некоторой частоте в усилителе без ОС уменьшается коэффициент усиления (см. рис. 21.3, кривая 1), то на этой частоте уменьшается и глубина обратной связи (И-рАн. ср) по сравнению с глубиной ОС на средних частотах (1 Ч-р/Сн. ср), т. е. (И-р/<н)< < (1-Ь(ЗКн.ср). В результате на этой частоте КУ усилителя с ОС Каъ уменьшается меньше, чем изменение КУ в области средних частот /Ciicp, т. е. Д/<нэ<А/<нэ ср, вследствие чего АЧХ становится равномерной в более широком диапазоне частот (рис. 21.3, кривая 2) и амплитудно-частотные искажения уменьшаются.

Фазочастотные искажения фр в усилителе с ООС также уменьшаются и фазочастотная характеристика в рабочем диапазоне частот более прямолинейна.

Частотно-зависимую ОС можно получить, если цепь ОС выполнить с реактивными элементами. Ее используют для коррекции АЧХ в линейных усилителях многоканальной связи, в телевизионных усилителях, усилителях магнитной записи и воспроизведения звука.

§ 21.4. Способы включения усилительных элементов

Схемы включения УЭ. Усилительный каскад можно представить в виде активного четырехполюсника (рис. 21.13) с двумя входными 1-1 и двумя выходными 2-2 клеммами. Активными элементами усилительных каскадов являются транзисторы, электронные лампы,

включаемые между входными и

АнтиВныи чегг!Ь1рех-полюсник

выходными устройствами. Один из выводов УЭ является общим для входной и выходной цепей.

Каждый УЭ (биполярный или полевой транзистор, лампа) име-Рис. 21.13. Усилительный каскад как т три ОСНОВНЫХ электрода: эмит-активный четырехполюсник тирующий (эмиттер, исток, ка-

тод), управляющий (база, затвор, сетка) и управляемый (коллектор, сток, анод). В зависимости от того, какой из электродов является общим для входной и выходной цепей усилителя, различают три способа включения УЭ по переменному току: с общим эмит-тирующим электродом (схемы с общим эмиттером ОЭ, рис. 21.14, а; общим истоком ОИ, рис. 21.14, б; общим катодом ОК, рис. 21.14, в); с общим управляющим электродом (схемы с общей базой ОБ, рис. 21.15, а; с общим затвором ОЗ, рис. 21.15, б; с общей сеткой ОС, рис. 21.15, в); с общим управляемым электродом (схемы с общим коллектором ОК, рис. 21.16, а; с общим стоком ОС, рис. 21.16, б; с общим анодом OA, рис. 21.16, в). Для упрощения в схемах исключены источники постоянного тока, поскольку в схемах усилителей их сопротивление переменному току близко к нулю. Сопротивления переменному току в схемах представлены лищь сопротивлением источника сигнала Гц и нагрузки /?н-~. Свойства различных схем включения УЭ оценивают по коэффициентам усиления (по току, напряжению, мощности), по изменению фазы (инвертированию) выходного сигнала по отношению к фазе входного сигнала, по значениям входного и выходного сопротивлений, по нелинейным искажениям и частотным свойствам.

Для схем с эмиттирующим электродом (см. рис. 22.14) характерно изменение на обратную полярность усиливаемого сигнала (сдвиг фазы на 180°). В схемах нет внешних обратных связей и обеспечивается одновременное усиление тока, напряжения, мощности. Схемы обладают средними значениями входного и выходного сопротивлений и наихудшими частотными и нелинейными искажениями.

В схемах с общим управляющим электродом (см. рис. 21.15) полярность усиливаемого сигнала не меняется. Для выяснения свойств усилителей, выполненных по схемам с общим управляющим электродом, схему на биполярном транзисторе (см. рис. 21.15, а) представим в виде схемы с общим эмиттирующим электродом (рис. 21.17), в которой по переменному току введена обратная связь.

Для определения вида ОС используем общие правила. При обрыве цепи источника сигнала обратная связь не исчезает, следовательно, она параллельна по входу. В схеме весь выходной ток поступает обратно во входную цель (/вых=/св), поэтому в схеме действует 100%-ная ОС. Напряжение ОС создается током /вх=/св+/б на сопротивлении источника Ги- Если Ги=0, ОС отсутствует. Это означает, что ОС в схеме с ОБ возникает при Ги/?вх транзистора.

Если за счет ей увеличится положительный потенциал на базе транзистора, то выходной ток /вых транзистора уменьшится. При этом уменьшатся напряжение ОС на Ги и потенциал на базе, следовательно, в схеме действует ООС.

Чтобы выяснить тип ОС по выходу, замкнем сопротивление нагрузки /?н . ОС не исчезает и выходной ток поступает во входную цепь. При обрыве цепи нагрузки ОС исчезает, значит, по выходу