Вплив Зворотного Зв'язку на параметри підсилювачів
Розглянемо, як змінюються основні параметри підсилювача, охопленого негативним зв'язком. Коефіціент посилення. Розглянемо підсилювач, що володіє кінцевим коефіцієнтом посилення і охоплений петлею ООС, який утворює неинвертирующий підсилювач Коефіцієнт посилення підсилювача при розімкнутому ланцюзі зворотного зв'язку дорівнює К, а завдяки зворотного зв'язку з вхідної напруги віднімається частина вихідного (βUВИХ). На вхід підсилювача надходить напруга, рівне UВХ - βUВИХ. Вихідна напруга більше вхідної в До раз: U вих = К (Uвх - βUВИХ) і коефіцієнт посилення по напрузі при замкнутому ланцюзі ООС дорівнює: КООС = К / (1 + βК).
Зворотній зв'язок впливає практично на всі основні характеристики підсилювача. Введення ООС підвищує стабільність основних характеристик підсилювача. Якщо σК = δК / К відносна нестабільність коефіцієнта підсилення підсилювача, де δК - абсолютна нестабільність, то відносна нестабільність коефіцієнта підсилення підсилювача, охопленого ООС, δКОС = δКОС / КОС = δК / (1 + βК).
Отже, в результаті впливу ООС нестабільність коефіцієнта посилення зменшується в (1 + βК) раз. При βК >> 1 коефіцієнт посилення підсилювача, охопленого глибокої ООС, дорівнює КООС ≈ 1 / β. Таким чином, з цього співвідношення випливає, що коефіцієнт посилення підсилювача з негативним зворотним зв'язком визначається тільки зворотним зв'язком і не залежить від параметрів самого підсилювача. Застосування ООС забезпечує підвищення стабільності коефіцієнта посилення при зміні параметрів елементів, при зміні активних елементів, зміні напруги живлення і т.д .; зниження нелінійності, яка визначається змінами коефіцієнта посилення в залежності від рівня сигналу і власних перешкод, що виникають в тій частині підсилювача, яка охоплена ООС. Негативний зворотний зв'язок дозволяє зменшити всі впливи на підсилювач, охоплений ООС, але не компенсує впливів на ланцюг зворотного зв'язку. Тому в якості елементів ланцюга ООС рекомендується використовувати резистивні подільники, виконані на високостабільних резисторах. ООС впливає на вхідний і вихідний опір підсилювача. Послідовна ООС збільшує вхідний опір, що є позитивним фактором: Zвх ОС = Zвх (1 + βК), де Zвх ОС, Zвх - вхідний опір підсилювача відповідно з ООС і без ОС. Паралельна ООС зменшує вхідний опір підсилювача Zвх в (1 + βК) раз. Як приклад послідовної ООС можна привести класичну схему неінвертуючий підсилювача на ОУ Вхідний опір цієї схеми визначається за формулою (10.13). Паралельна ООС представлена в схемі инвертирующего підсилювача на ОУ (ріс.12.1). Вхідний опір при введенні ООС зменшилася в (1 + βК) і одно R1. Введення ООС по напрузі зменшує вихідний опір підсилювача ZВИХ ОС = Zвх / (1 + βК), а ООС по току збільшує ZВИХ на те ж значення. Згадані схеми инвертирующего і неінвертуючий підсилювача містять ООС по напрузі.
Вплив ООС на частотну характеристику підсилювачів. Ніякої підсилювач не дає один і той же коефіцієнт посилення на всіх частотах. Коефіцієнт посилення будь-якого підсилювача починає падати на високих частотах, головним чином через його внутрішньої паразитної ємності. Коли коефіцієнт занадто сильно змінюється при зміні частоти сигналу, кажуть, що підсилювач має погану частотну характеристику. Цей недолік викликає частотні спотворення. ООС може скорегувати погану частотну характеристику в межах інтервалу частот, на якому коефіцієнт посилення без ОС залишається багато більшим, ніж посилення зі зворотним зв'язком, в цих межах може бути застосовано рівність КООС = 1 / β і посилення не залежить від частоти. На ріс.10.10 наведені частотні характеристики підсилювача на основі К140УД7. Верхня крива відноситься до розімкнутої петлі зворотного зв'язку. Швидке зменшення посилення на високих частотах введено навмисне за допомогою внутрішнього конденсатора з міркувань стійкості. Крива, розташована нижче, показує, як ООС вирівнює частотну характеристику за рахунок посилення: приведена характеристика підсилювача зі зворотним зв'язком і вона досить рівна аж до області частот, де коефіцієнт посилення з ООС сягає кривою, що відноситься до випадку розімкнутої петлі ОС. Наведений приклад показує, що ООС розширює смугу пропускання підсилювача. Так як АЧХ підсилювача однозначно визначає ФЧХ, то ООС благотворно впливає на неї, а відповідно зменшуються частотні і фазові спотворення в схемі.
Таким чином, вплив ООС дозволяє поліпшити характеристики підсилювача: підвищити стабільність коефіцієнта підсилення; збільшити вхідний і зменшити вихідний опір (послідовна ООС по напрузі), зменшити вхідний і збільшити вихідний опір (паралельна ООС по току); розширити смугу пропускання підсилювача; зменшити нелінійні, частотні і фазові спотворення в схемі; зменшити рівень власних перешкод. Деяке зменшення коефіцієнта посилення може бути скомпенсировано введенням додаткових каскадів.