Усилители Обратная связь

Схема усилителя просто увеличивает уровень сигнала. Но при усилении он просто увеличивает силу своего входного сигнала, содержит ли он информацию или некоторый шум вместе с информацией. Этот шум или некоторые помехи вносятся в усилители из-за их сильной тенденции к появлению гула из-за внезапных изменений температуры или паразитных электрических и магнитных полей. Поэтому каждый усилитель с высоким усилением имеет тенденцию выдавать шум вместе с сигналом на его выходе, что очень нежелательно.

Уровень шума в схемах усилителя может быть значительно уменьшен путем использования отрицательной обратной связи, осуществляемой путем введения части выходного сигнала в противофазе с входным сигналом.

Принцип обратной связи усилителя

Усилитель обратной связи обычно состоит из двух частей. Это усилитель и цепь обратной связи . Схема обратной связи обычно состоит из резисторов. Концепция усилителя обратной связи может быть понята из следующего рисунка.

Из приведенного выше рисунка коэффициент усиления усилителя представлен как А. Коэффициент усиления усилителя представляет собой отношение выходного напряжения V _o к входному напряжению V _i . сеть обратной связи извлекает напряжение V _f = β V _o из выхода V _o усилителя.

Это напряжение складывается для положительной обратной связи и вычитается для отрицательной обратной связи из напряжения сигнала V _s . Сейчас,

$$V_i = V_s + V_f = V_s + \ beta V_o$$

$$V_i = V_s - V_f = V_s - \ beta V_o$$

Величина β = V _f / V _o называется коэффициентом обратной связи или долей обратной связи.

Давайте рассмотрим случай отрицательной обратной связи. Выходной сигнал V _o должен быть равен входному напряжению (V _s — βV _o ), умноженному на коэффициент усиления A усилителя.

Следовательно,

$$(V_s - \ beta V_o) A = V_o$$

Или же

$$A V_s - A \ beta V_o = V_o$$

Или же

$$A V_s = V_o (1 + A \ beta)$$

Следовательно,

$$\ frac {V_o} {V_s} = \ frac {A} {1 + A \ beta}$$

Пусть A _f будет общим усилением (усилением с обратной связью) усилителя. Это определяется как отношение выходного напряжения V _o к приложенному сигнальному напряжению V _s , т.е.

Af= fracВыходнапряжениеВходсигналнапряжение= fracVoVs $$A_f = \ frac {Выход \: напряжение} {Вход \: сигнал \: напряжение} = \ frac {V_o} {V_s}$$

Итак, из приведенных выше двух уравнений, мы можем понять, что

Уравнение усиления усилителя обратной связи с отрицательной обратной связью задается

$$A_f = \ frac {A} {1 + A \ beta}$$

Уравнение усиления усилителя обратной связи с положительной обратной связью задается

$$A_f = \ frac {A} {1 - A \ beta}$$

Это стандартные уравнения для расчета усиления усилителей обратной связи.

Типы отзывов

Процесс ввода части выходной энергии некоторого устройства обратно на вход известен как Обратная связь . Было обнаружено, что обратная связь очень полезна для снижения шума и обеспечения стабильной работы усилителя.

В зависимости от того, помогает ли сигнал обратной связи входному сигналу или противостоит ему, используются два типа обратной связи.

Положительный отзыв

Обратная связь, в которой энергия обратной связи, т. Е. Напряжение или ток находится в фазе с входным сигналом и, таким образом, помогает ей, называется положительной обратной связью .

Как входной сигнал, так и сигнал обратной связи вводят сдвиг фазы на 180 ^o, таким образом создавая результирующий сдвиг фазы на 360 ^o вокруг контура, чтобы, наконец, быть в фазе с входным сигналом.

Хотя положительная обратная связь увеличивает коэффициент усиления усилителя, она имеет такие недостатки, как

• Увеличение искажения
• нестабильность

Именно из-за этих недостатков положительная обратная связь не рекомендуется для усилителей. Если положительная обратная связь достаточно велика, это приводит к колебаниям, в результате которых образуются схемы генератора. Эта концепция будет обсуждаться в учебнике осцилляторов.

Негативный отзыв

Обратная связь, в которой энергия обратной связи, т. Е. Напряжение или ток не совпадает по фазе с входом и, следовательно, противостоит ей, называется отрицательной обратной связью .

При отрицательной обратной связи усилитель вводит фазовый сдвиг в цепь на 180 ^o, в то время как сеть обратной связи спроектирована таким образом, что он не вызывает сдвига фазы или нулевого сдвига фазы. Таким образом, результирующее напряжение обратной связи V _f не совпадает по фазе с входным сигналом V _in .

Хотя усиление усилителя отрицательной обратной связи уменьшено , существует много преимуществ отрицательной обратной связи, таких как

• Стабильность усиления улучшена
• Уменьшение искажений
• Снижение шума
• Увеличение входного сопротивления
• Снижение выходного сопротивления
• Увеличение ассортимента равномерного применения

Именно из-за этих преимуществ отрицательная обратная связь часто используется в усилителях.