11. КЛАССИФИКАЦИЯ СХЕМ ОБРАТНОЙ СВЯЗИ

Классификацию схем обратной связи рассмотрим на примере наиболее распространенных схем, изображенных на рис. 14. Роль нагрузки во всех схемах выполняет сопротивление Яи, а под сигналами будем подразумевать переменные составляющие токов и напряжений на участках схемы.

В схемах на рис 14,а и б сигнал обратной связи поступает с выхода усилителя на его вход через сопротивление Rc. Если мысленно закоротить сопротивление Rh в рассматриваемых схемах,

Рис. 14. Схемы усилителей с ООС

то величина выходного напряжения U2 каждого усилителя обратится в нуль То же произойдет и с сигналом (током) обратной связи Следовательно, в обеих схемах сигнал ОС возникает под действием выходного напряжения и пропорционален ему. Такая ОС называется связью по напряжению.

Рассматрлвая схемы на рис 14,8 и г, обнаруживаем иную закономерность В схеме на рис 14,8 ток нагрузки (коллекторный ток транзистора) замыкается по цепи коллекторный переход транзистора- сопротивление Rn - источник питания - сопротивление R9 - эмиттерный переход и коллекторный переход транзистора

Проходя по сопротивлению /?э, коллекторный ток создает на последнем падение напряжения, которое в данном случае является сигналом обратной связи. При закорачивании сопротивления Rn рассмотренная выше цепь не разрывается и ток в ней продолжает циркулировать. Не обращается в нуль и сигнал обратной связи.

4-799 25

Если же мысленно увеличивать сопротивление Rn до бесконечно большой величины, то ток коллектора будет стремиться к нулю, как и создаваемое этим током падение напряжения на сопротивлении Rs. Следовательно, в схеме на рис. 14,8 сигнал обратной связи пропорционален выходному току усилителя

То же самое можно сказать и о схеме на рис. 14,г Выходной ток усилителя (коллекторный ток транзистора Гг) создает на сопротивлении /?э2 падение напряжения, под действием которого в сопротивлении и во входной цепи транзистора Ti возникает ток. Последний в данном случае и является сигналом обратной связи.

Итак, по способу получения сигнала обратной связи следует различать схемы с обратной связью по напряжению и схемы с обратной связью по току. В первых сигнал обратной связи пропорционален выходному напряжению, во вторых - выходному току.

Чтобы определить способ получения сигнала обратной связи, следует мысленно сначала закоротить нагрузку, а затем обратить сопротивление нагрузки в бесконечность, как это было сделано выше.

Если сигнал ОС, поступающий во входную цепь усилителя, обращается в нуль при замыкании нагрузки, значит, до замыкания в схеме существовала ОС по напряжению. Если же сигнал ОС обращается в нуль при увеличении нагрузки до бесконечно большой величины, значит в схеме имеет место ОС по току.

Наконец, существуют схемы, в которых сигнал ОС не обращается в нуль ни при Rn = 0, ни при /?н = оо. Такие схемы называются схемами с комбинированной ОС.

Схемы ОС классифицируют не только по способу получения сигнала ОС, но и по способу соединения выхода цепи ОС со входом усилительного элемента.

В схемах на рис. 14,а и г входные зажимы усилительного элемента и выходные зажимы цепи обратной связи соединены параллельно, а в схемах на рис. 14,6 и в - последовательно. Соответственно ОС в схеме на рис. 14,а называется параллельной связью по напряжению, в схеме на рис 14,6 - последовательной связью по напряжению, в схеме на рис. 14,в - последовательной связью по току, а на рис. 14,г - параллельной связью по току.

12. О РАЗМЕРНОСТИ ПЕРЕДАЧ Рс, К п Кс

При исследовании блок-схемы на рис 12 мы считали, что сигналами в этой схеме являются напряжения Соответственно, каждая из трех передач - Рс, К и Кс - представляла собой коэффициент передачи напряжения.

Однако рассмотренная в предыдущем параграфе классификация схем обратной связи подсказывает, что в качестве сигналов не обязательно должны выступать именно напряжения. Вспомним, что но способу получения сигнала в выходной цепи усилителя различают связь по напряжению и связь по току.

Уже само определение «связь по напряжению» говорит о том, что общим сигналом для выхода усилительного элемента, выхода усилителя и входа цепи обратной связи является напряжение. Точно так же определение «связь по току» означает, что общим сигналом для выхода усилительного элемента, выхода усилителя и входа цепи обратной связи является ток.

Si Sex

Рис. 15. Обобщенная блок-схема усилителя с обратной связью.

Перейдем ко входной цепи. Здесь входной сигнал усилительного элемента представляет собой сумму входного сигнала усилителя и выходного сигнала цепи обратной связи.

Но ведь складываться могут только величины, имеющие одинаковую физическую природу (и размерность). Можно сложить два напряжения или два тока, но нельзя сложить напряжение с током.

Следовательно, все три сигнала во входной цепи должны иметь одинаковую размерность. Остается вспомнить, что при последовательном соединении входных зажимов двух цепей сложатся напряжения, существующие между этими зажимами, а при параллельном соединении входных зажимов двух цепей в общей ветви сложатся токи. Таким образом при последовательной связи в качестве сигналов, складываемых на входе усилительного элемента, могу! выступать только напряжения, а при параллельной связи - только токи

Итак, в соответствии со способами получения сигнала обратной связи в качестве сигнала в выходной цепи усилителя может

выступать напряжение или ток, и независимо от этого в соответствии со способом подачи сигнала на вход усилительного элемента в качестве сигналов во входной цепи могут выступать или одни только напряжения или одни только токи.

Поэтому обобщенную блок-схему усилителя с обратной связью можно изобразить так, как показано на рис. 15, где все сигналМ обозначены буквами S с соответствующими индексами, без указания физической природы сигнала (напряжение или ток).

Возможны четыре различных сочетания сигналов (напряжение и ток) во входной и выходной цепях усилителя. Каждому сочетанию соответствует свой физический смысл и размерность передач Рс. К И /Сс.

При последовательной связи по напряжению все три передачи являются коэффициентами передачи напряжения.

При параллельной связи по току все передачи - это коэффициенты передачи токов.

При последовательной связи по току передачи /С и /Сс имеют размерность проводимости. Они представляют собой величины, на которые следует умножить входное напряжение, чтобы получить выходной ток. Передача Рс в этом случае имеет размерность сопротивления. (Умножаем выходной ток на сопротивление, чтобы получить напряжение обратной связи )

Наконец, при параллельной связи по напряжению передачи /С и /Сс имеют размерность сопротивлений (Умножив входной ток на сопротивление передачи, получим выходное напряжение.) В то же время передача Рс имеет размерность проводимости и служит для перехода от величины выходного напряжения к току обратной связи.

Очевидно, что во всех рассмотренных случаях петлевое усиление рс/С получается безразмерной величиной.

4* 7