При обратной связи по напряжению (рис. 8-2, а и б)

La gEblX + gH + gBKK

= = (8-86)

при обратной связи по току (рис. 8-2, виг)

1вь = = -fern-; (8-8в)

Гвь,х, = (еь,хг) =0=p-%V-- (8-8г)

н Квых-Г <вхх

Рассмотрим входные и выходные сопротивления усилителя с обратной связью. Естественно, что входное сопротивление зависит от структуры входной цепи, а выходное сопротивление - от структуры выходной цепи. Исходя из соотношений (8-5), (8-6) и рис. 8-2, можно получить следующие выражения:

при сложении напряжений на входе (рис. 8-2, а п в)

вх.о.с = (/?ох + вых> ) (1 +>iAU geb,x ); (8-9а)

при сложении токов на входе (рис. 8-2, б и г)

вх. о.с = (§вх -f вых , ) (1 + > ЛЙх гвых i); (8-96)

при обратной связи по напряжению (рис. 8-2, а и б)

Явых. о. с = (вых-Ьёвхи) (1 -f Лвхиёвыхи); (8-10а)

при обратной связи по току (рис. 8-2, виг)

/?вь,...о.с = (вых + ?вх,.) (1 +УА1,Льы.1), (8-106)

Как видим, при последовательной обратной связи входное сопротивление увеличивается, а при параллельной - ужньшается. Что касается выходного сопротивления, то при обратной связи по напряжению выходное сопротивление ужньшается, а при обратной связи по току - увеличивается.

Меньшая величина /?вых. естественно, означает меньшее влияние нагрузки на выходное напряжение. Поэтому говорят, что обратная связь по напряэ1сению стабилизирует выходное напряжение. По аналогичным причинам обратная связь по току стабилизирует выходной ток.

Из выражений (8-4), (8-9) и (8-10) следует, что при малых коэффициентах входа и выхода труднее обеспечить глубокую обратную связь, а значит, высокую стабильность усиления и существенное преобразование входных и выходных сопротивлений. Кроме того, если малые значения обусловлены большими значениями R, Ra или g g [см. (8-7), (8-8)1, то, как легко убедиться, параметры усилителя будут в той или иной мере зависеть от внешних сопротивлений .Rr и что обычно нежелательно. Поэтому каждому из четырех основных типов усилителей 162] - усилителям напря-

жения (i?r < вх). усилителям тока {R > Rx), усилителям с потенциальным выходом (R > Лвых) и усилителям с токовым выходом (RaRnbtx)-соответствует свой оптимальный тип обратной связи, для которого коэффициенты lx и 1вых близки к единице.

А именно, учитывая структуру формул (8-7) и (8-8), последовательная обратная связь свойственна усилителям напряжения, параллельная обратная связь - усилителям тока, обратная связь по напряжению - усилителям с потенциальным выходом и обратная связь по току - усилителям с токовым выходом. Только при таком соответствии отрицательная обратная связь оказывается наиболее эффективной, т. е. обеспечивает в полной мере свое стабилизирующее действ le.

Если же, например, в усилителе с токовым выходом использовать обратную связь по напряжению, то выходное сопротивление согласно (8-10а) уменьшится и изменения нагрузки будут сильнее влиять на значение выходного тока, что не отвечает назначению такого усилителя. В пределе, при /?д О, обратная связь по напряжению в усилителях с токовым выходом делается вообще невозможной. Если в усилителе напряжения осуществить параллельную обратную связь, то входное сопротивление согласно (8-96) уменьшится и усилитель будет сильнее нагружать источник сигнала, что весьма нежелательно в усилителях напряжения. В пределе, при /?г ~ О, параллельная обратная связь вообще бессмысленна, так как при этом ток обратной связи полностью замыкается через источник сигнала и не попадает на вход усилителя. Соответственно коэффициент усиления будет примерно такой же, кан и без обратной связи.

В табл. 8-1 приведены основные выражения, свойственные каждой из схем на рис. 8-2. В тех случаях, когда коэффициент прямой передачи не соответствует структуре усилителя (например, когда для схемы на рис. 8-2, б используется не сопротивление передачи, а коэффициент усиления тока или напряжения), можно воспользоваться формулами пересчета, приведенными в табл. 8-2.

Эти формулы получены путем элементарных преобразований, основанных на соотношениях = lR (принцип взаимного соответствия или дуальности [62]) и И = выхн-

Полученные выражения (табл. 8-1) имеют однотипную простую структуру и действительны для всех случаев, когда цепи обратной передачи однонаправленны или могт быть приведены к однонаправленным без принципиальных погрешностей .

Если же однонаправленность цепи обратной передачи выражена слабо, то выражения (8-1)-(8-Ю) нуждаются в существенных поправках и теряют свою простую и физически наглядную структуру. Именно в этом случае приходится прибегать к матричному методу (см. § 8-1). В последующих параграфах рассматриваются примеры обратных связей, анализ которых может основываться на изложенной выше основе, т. е. квазиоднонаправленных.

Отсутствие однонаправленности и цепи прямой передачи означает наличие в ней внутренней обратной связи, В этом случае можно разбить четырехполюсник А на два однонаправленных или квазиоднонаправленных (А и ). см. § 8-3.

Таблица 8-1 Основные соотношения при разных типах обратной связи!

Вход

Выход

Обратная связь по напряжению

Обратная связь по току

Обратная связь со сложением напряжений (последовательная)

Rbx. о. с=(вх + /?выхи) X

X (1+<ИгД;хЛых ):

ёвых. о. с -(§еых + &вхи) X X (1+V 6bx ?b x )

Rsx. о. с = {Rbx + Квыхи) X

X ( +*551вхи1быхх)! Rbuk. о. с = (/?вых + /?вхк)

Обратная связь со сложением токов (параллельная)

Rn. I

8вк. о. с = (йвх--ёеыхи) X

x(i+Vni;xiW ):

ёвых. о. с = (ёвых+£ехи) X X(+Vn=Bxi5Bb.xJ

&вх. о.с = {евх + §выхк) X

х(1+хДГ х,-?вых():

/?вых о. с = (/?вых + /?вхк) X ХС+ДехДьш)

в табл. 8-1 параметры К, R, Sy и К; связаны с коэффициентами цепей прямой передачи соотиошеннями (8-46):

~ ивхпвыхп- *У ° бвыхпсх: °= Квхгвыхи £ = ibxjBHxi

Таблица 8-2 Соотношения между передаточными параметрами

8-3. ВНУТРЕННЯЯ ОБРАТНАЯ СВЯЗЬ

С внутренней обратной связью мы уже познакомились в § 7-2 и отразили ее во всех основных формулах, описывающих RC-уси-лители. В данном параграфе мы установим тип этой обратной связи в соответствии с общими определениями .

* Ниже не учитывается обратная связь по напряжению, т. е. коэффициент зк. Об этом виде внутренней связи будет сказано в конце параграфа.