Обратная связь и усилители с конечным усилением
Обратная связь и усилители с конечным усилением
В разд. 4.12 мы упомянули, что конечный коэффициент усиления операционного усилителя при разомкнутой цепи обратной связи ограничивает его возможности при использовании в схеме с обратной связью. В частности, коэффициент усиления при замкнутой цепи обратной связи никогда не может стать больше, чем коэффициент усиления при разомкнутой цепи обратной связи, а по мере того как величина коэффициента усиления при разомкнутой цепи обратной связи приближается к величине коэффициента усиления при замкнутой цепи обратной связи, усилитель все дальше отходит по своим характеристикам от идеального. В этом разделе мы оценим количественные отклонения, и вы сможете заранее определять характеристики усилителя с обратной связью, состоящего из реальных (а не идеальных) компонентов. Это будет полезно и при разработке усилителей с обратной связью на основе только дискретных компонентов (транзисторов); для дискретных усилителей коэффициент усиления при разомкнутой цепи обратной связи обычно намного меньше, чем для операционного усилителя. Их выходной импеданс, например отличен от нуля. Однако если вы будете хорошо разбираться в принципах обратной связи, то это поможет вам получить требуемые характеристики в любой схеме.
4.25. Уравнение для коэффициента усиления
Рассмотрим усилитель, обладающий конечным коэффициентом усиления и охваченный петлей обратной связи, образующей не инвертирующий усилитель (рис. 4.66). Коэффициент усиления усилителя при разомкнутой цепи обратной связи равен А, а благодаря обратной связи из входного напряжения вычитается часть выходного (ВUвых). В дальнейшем мы обобщим полученные результаты и распространим их и на токи, и на напряжения. Итак, на усилительный блок поступает напряжение, равное Uвх - BUвых. Выходное напряжение больше полного в А раз: A(Uвх - BUвых) = Uвых, или Uвых = [A/(1/ + АВ)]Uвх, и коэффициент усиления по напряжению при замкнутой цепи обратной связи Uвых/Uвх равен
К = A(1 + АВ)
Рис. 4.66.
Принята следующая терминология: К - коэффициент усиления при замкнутой цепи обратной связи, А - коэффициент усиления при разомкнутой цепи обратной связи, АВ - коэффициент передачи в петле обратной связи (петлевое усиление), 1 + АВ - глубина обратной связи для дифференциального сигнала, или коэффициент грубости схемы. Цепь обратной связи называют иногда β - цепью (что не имеет никакого отношения к коэффициенту β, т.е. h2lэ, транзистора).
Некоторые типичные схемы с операционными усилителями