нению режима работы цепи обратной связи, к ее выходным зажимам подключим сопротивление нагрузки, равное входному сопротивлению оборванной цепи. Блок-схема преобразованного таким образом усилителя изображена на рис. 13.

С помощью постороннего генератора Е мысленно создадим напряжение Lbx на входных зажимах усилительного элемента и определим напряжение на выходных зажимах цепи обратной связи. Для этого достаточно пройти по цепи от точки Ux до точки последовательно умножая величину входного напряжения на передачи проходимых элементов.

В результате получим:

ирСъЖс, (50)

откуда

77 = Kh. (51)

Таким образом, произведение Зс/С характеризует усиление напряжения в результате прохождения по пути усилитель-цепь обратной связи в схеме на рис. 13. io сравнивая между собой схемы на рис. 12 и 13, замечаем, что режим работы цепи обратной связи в обеих схемах одинаков Следовательно, при однократном прохождении напряжения от входных зажимов усилительного элемента до выходных зажимов четырехполюсника обратной связи в схеме на рис. 12 оно (напряжение) также должно измениться в сК раз. Поскольку указанный путь в схеме на рис. 12 образует замкнутый контур (петлю), то параметр icK получил в теории цепей с обратной связью название петлевое усиление (подразумевается усиление по петле «усилитель-цепь обратной связи»). Положительная и отрицательная обратная связь. Предположим, qTO на некоторой частоте петлевое усиление усилителя оказалось положительной вещественной величиной, меньшей чем 1:

0<сК=\сК\1.

Это значит, что в результате прохождения по петле «усилитель- цепь обратной связи» напряжение этой частоты либо совсем не 1зменяет фазы, либо фаза его изменяется на угол, кратный 360°. В обоих случаях напряжение обратной связи будет совпадать по фазе с напряжением на входе усилительного элемента.

Такая обратная связь называется положительной.

Рассматривая формулу (49), убеждаемся, что наличие положительной обратной связи в схеме усилителя приводит к увеличению передячи усилителя Кс по сравнению с передачей усилитель-

Рис. 13. К понятию о петлевом усилении.

ного элемента К. Причина увеличения заключается в том, что напряжение обратной связи, складываясь с напряжением Ui, увеличивает входное напряжение усилительного элемента по сравнению с той величиной, которая имелась бы при отсутствии обратной связи.

При сК= 1 величина /Сс обращается в бесконечность. Физически это соответствует самовозбуждению схемы; усилитель становится генератором незатухающих колебаний.

Если на некоторой частоте (или в диапазоне частот) петлевое усиление Рс/С оказывается вещественной отрицательной величиной

рс/=-Рс/,

то это означает, что напряжение обратной связи находится в про-тивофазе с напряжением на входе усилительного элемента. Такая обратная связь называется отрицательной.

Из формулы (49) следует, что при наличии отрицательной обратной связи усиление /Со усилителя оказывается меньшим, чем усиление К усилительного элемента. Чтобы при наличии ООС получить такое же усиление усилителя, как и без нее, необходимо увеличить усиление усилительного элемента (практически - увеличить число транзисторов или применить транзисторы с большим коэффициентом усиления).

Казалось бы, отрицательная обратная связь представляет собой нежелательное явление, так как препятствует полному использованию усилительной способности усилительного элемента. Однако, уменьшая усиление, ООС одновременно улучшает такие параметры и показатели усилителя, как коэффициент нелинейных искажений, чувствительность усилителя к разбросу параметров транзисторов. Никакими иными средствами, кроме введения ООС, эти параметры практически не могут быть улучшены. Поэтому приходится мириться с увеличением числа транзисторов в схеме усилительного элемента.

Возвратная разность. Предположим, что на вход усилительного элемента в схеме на рис. 13 подано напряжение 6вх = 1 <з, и вычислим разность между этой величиной и напряжением U которое при замкнутой цепи обратной связи «возвращалось» бы во входную цепь усилителя

На основании (50)

Поэтому при иъх = 1 (в)

t/Bx-Lp-(l -РсД:).

Этот параметр получил название <возвратная разность» и обозначается буквой F\

/7=1-Рс/. (52)

С учетом понятия о возвратной разности формула (49) приобретает вид:

Кс = -у-- (53)

В случае ООС произведение Рс/С является вещественной отрицательной величиной, а возвратная разность f - вещественной положительной величиной, большей единицы.

10. УСИЛЕНИЕ УСИЛИТЕЛЯ С ГЛУБОКОЙ ООС

Если выполняется условие РсК1 и соответственно ]Fl, то обратная связь называется глубокой.

Одно из замечательных свойств усилителя с глубокой ООС заключается в следующем. При Рс/<>1 можно пренебречь единицей По сравнению с величиной петлевого усиления сК в знаменателе формулы (49) или принять FcK в формуле (53)

В обоих случаях получаем:

Сокращая числитель и знаменатель на /С, приходим к формуде

Kc-j. (54)

Остановимся подробнее на физическом смысле полученной формулы

Как известно, усиление усилительного элемента, имеющего один или несколько транзисторных каскадов, пропорционально произведению параметров /121 (т. е коэффициентов усиления гока в режиме короткого замыкания) транзисторов, работающих в этих каскадах.

Но по существующим стандартам и техническим условиям из всех деталей схемы усилителя (резисторов, конденсаторов и транзисторов) именно транзисторы имеют наибольший допустимый разброс величин электрических параметров, в том числе и параметра /l21.

Параметры транзистора заметно зависят также от окружающей температуры, от величины напряжений на электродах и могут изменяться вследствие старения транзистора Эти причины приводят к непостоянству (нестабильности) величины передачи (усиления) усилительного элемента К во времени

В результате усилительные элементы, выполненные по одной и той же схеме, неизбежно будут иметь значительный разброс величины зсиления

Цепь обратной связи, напротив, выполняется обычно из пассивных элементов (резисторов и конденсаторов), электрические параметры которых (сопротивления и емкости соответственно) мало зависят от условий эксплуатации и отличаются высоким постоянством во времени Как следствие, величина Рс также оказывается достаточно стабильной во времени

Из сказанного следует, что формула (54) свидетельствует о замечательном свойстве усилителей с глубокой ООС* при наличии глубокой ООС усиление усилителя практически не зависит от параметров усилительного элемента и от возможных изменений этих параметров, а определяется только параметрами цепи обратной связи.

Наличие этой закономерности позволяет разрабатывать такие схемы усилителей, величина коэффициента усиления которых остается в заданных, достаточно малых пределах при любых заранее обусловленных изменениях электрических параметров транзисторов.