В случае работы усилителя со своим конечным, то есть уже усилиенным сигналом проявляется прямое воздействие на его выходной уровень. То есть появляется так называемая обратная связь. Фактически такую связь для простоты понимания можно сравнить с поездом, который движется по кольцевой и все вагоны прицеплены один за другим без разрыва.
 Так вот, это обратная связь бывает положительная, когда поезд ускоряется, и отрицательная, когда он тормозит. Конечно, это все условные понятия, а чтобы было все понятно и достоверно, давайте разберем примеры ПОС и ООС все же не на примере поезда, а в электронике, где они и встречаются.

Что такое положительная обратная связь ПОС

 Положительная обратная связи, представляет собой такой тип, при котором изменение выходного сигнала системы приводит к такому изменению входного сигнала, которое способствует дальнейшему отклонению выходного сигнала от первоначального значения, а в случае отрицательной обратной связи происходит полностью обратный процесс.
Многие из нас сталкивались с примером обратной связи, который происходит при работе набора звукоусилительной аппаратуры для выступлений: когда оратор держит микрофон слишком близко к динамикам возникает высокий «воющий» звук, что связано с тем, что аудио усилитель воспринимает и усиливает свой собственный шум. Данное явление — пример положительной или регенеративной обратной связи, поскольку любой звук, поступающий в микрофон усиливается и превращается в ещё более громкий звук громкоговорителя и таким образом возникает петля обратной связи, в которой вибрация поддерживает сама себя, увеличиваясь всё больше и больше, в результате чего возникает шум с постоянно растущей громкостью, до тех пор пока система не входит в состояние «насыщения» и не может более усиливать звук.
Можно задаться вопросом, каковы возможные преимущества обратной связи в усилителях, учитывая такие раздражающие её проявления как «воющий» звук звукоусилительной аппаратуры для выступлений. Если мы введём в схему усилителя положительную или регенеративную обратную связь, то будет создана тенденция генерирования и поддержания колебаний, частота которых определяется значениями компонентов, осуществляющих подачу сигнала обратной связи с выхода на вход. Это один из способов сделать генератор, — схему для получения переменного тока от источника постоянного тока. Генераторы — чрезвычайно полезные схемы, и поэтому обратная связь может иметь определённое практическое применение.

Что такое отрицательная обратная связь ООС

Отрицательная обратная связь, с другой стороны, оказывает на усилитель «смягчающее» воздействие: при увеличении амплитуды выходного сигнала сигнал обратной связи противодействует изменению выходного сигнала. В то время как положительная обратная делает систему менее устойчивой, отрицательная обратная связь действует противоположным образом: стабильность системы лишь увеличивается.
Усилитель, охваченный отрицательной обратной связью не только более стабилен, но также в меньшей степени искажает входной сигнал и, как правило, может усиливать в более широком диапазоне частот. Плата за эти преимущества (должны же быть иметься и недостатки отрицательной обратной связи, не так ли?) — уменьшение коэффициента усиления. Если часть выходного сигнала усилителя «поступает обратно» на вход, и противодействует любым изменениям выходного сигнала, то для обеспечения той же что и раньше амплитуды на выходе требуется входной сигнал большей амплитуды. Именно этим обуславливается уменьшенный коэффициент усиления при наличии отрицательной обратной связи. В любом случае, такие преимущества как стабильность, пониженный уровень искажения и более широкая полоса пропускания, стоят того, чтобы «пожертвовать" определённой частью усиления.
Рассмотрим простую схему усилителя и определим, как мы могли бы ввести в неё отрицательную обратную связь (см. рисунок ниже).



Усилитель с общим эмиттером без обратной связи

На схеме показан усилитель с общим эмиттером, в котором цепочка резисторов смещения образована резисторами R1 и R2. Конденсатор связывает Vвх с усилителем таким образом, что источник сигнала не имеет напряжения постоянного тока, сообщённого делителем напряжения R1/R2. Резистор R3 служит для контроля над коэффициентом усиления напряжения. При максимальном коэффициенте усиления напряжения данный резистор можно опустить, но поскольку подобные резисторы базы часто используются в схемах усилителей с общим эмиттером, на рисунке он показан.
Как и все усилители с общим эмиттером показанный усилитель инвертирует усиленный входящий сигнал. Иначе говоря, нарастающее напряжение входящего сигнала ведет к падению напряжения на выходе и наоборот. На рисунке ниже показаны формы кривой на осциллографе.

Усилитель с общим эмиттером без обратной связи и исходные формы кривой для сравнения

Поскольку выходной сигнал представляет собой копию входного сигнала в зеркальном отображении, любое соединение между выходом (коллектором) и входом (базой) транзистора (как показано на рисунке ниже) создаст отрицательную обратную связь.


Отрицательная обратная связь, коллекторная обратная связь ослабляет выходной сигнал

Резисторы R1, R2, R3 и Rобр.св. вместе функционируют таким образом, что напряжение на базе транзистора (по отношению к земле) представляет собой среднее значение входного напряжения и напряжения обратной связи, что ведет к тому, что на транзистор поступает сигнал меньшей амплитуды. Таким образом, схема усилителя на рисунке выше будет иметь сокращенный коэффициент усиления напряжения, но лучшую линейность (меньшее искажение) и более широкую полосу пропускания

Подводя итог об обратной положительной и отрицательной связи (ПОС и ООС)

•    Обратная связь - подача выходного сигнала усилителя на его вход.
•    Положительная , или регенеративная обратная связь приводит к такому изменению входного сигнала, которое способствует отклонению выходного сигнала от первоначального значения и в системе возникают колебания (переменный ток). Частота этих колебаний в значительной степени определяется подбором компонентов цепи обратной связи.
•    Отрицательная обратная связь способствует стабильности работы усилителя, так что изменения выходного сигнала меньше для данного входного сигнала, чем при отсутствии обратной связи. Это приводит к снижению коэффициента усиления, однако даёт и определённые преимущества: уменьшение искажений и увеличение полосы пропускания (рабочего диапазона частот).
•    Отрицательная обратная связь может быть введена в схему с общим эмиттером посредством соединения коллектора с базой, либо путём включения резистора между эмиттером и землёй.
•    Резистор «обратной связи» эмиттер-земля обычно используется в схемах с общим эмиттером в качестве превентивной меры против искажения, обусловленного повышением температуры .
•    Отрицательная обратная связь также обладает тем преимуществом, что коэффициент усиления по напряжению становится более зависимым от номиналов резисторов и менее зависимым от характеристик самих транзисторов.
•    Усилители с общим коллектором характеризуются более глубокой отрицательной обратной связью вследствие наличия нагрузочного резистора между эмиттером и землёй. Такая обратная связь обеспечивает исключительно стабильный коэффициент усиления, а также защиту от искажений, обусловленный повышением температуры транзисторов..
•    Коэффициент усиления усилителя с общим эмиттером может быть восстановлен без ущерба для устойчивости к искажениям посредством подключения шунтирующего конденсатора параллельно с «резистором обратной связи» эмиттера.
•    Если усиление напряжения является сколь угодно высоким (10000 и выше), а отрицательная обратная связь используется для уменьшения коэффициента усиления до разумного уровня, то коэффициент усиления будет примерно равен Rобр.св. / Rвх.. При наличии обратной связи изменения коэффициента усиления транзистора ? или других параметров компонента не будут иметь большого влияния на усиление напряжения, в результате чего мы получим стабильный усилитель несложной конструкции.

Добавить комментарий