Разновидности отрицательных обратных связей и анализ их влияния

Для упрощения изложения принимаем условие, что цепь прямой передачи и цепь обратной связи характеризуются вещественными коэффициентами и что все токи и напряжения описываются вещественными действующими значениями.

Обратимся к обратной связи по напряжению. Она препятствует изменению выходного напряжения при изменении сопротивления нагрузки. Это означает, что введение отрицательной обратной связи по напряжению уменьшает выходное сопротивление усилителя. Этот же вывод был сделан выше на основе полученного математического выражения для выходного сопротивления. Можно показать, что характер изменения выходного сопротивления не зависит от того, является связь параллельной или последовательной.

Обратимся к обратной связи по току. Она препятствует изменению выходного тока при изменении сопротивления нагрузки. Это означает, что введение отрицательной обратной связи по току увеличивает выходное сопротивление. При этом характер изменения выходного сопротивления также не зависит от того, является ли связь параллельной или последовательной.

Подобные рассуждения (и соответствующие математические выражения) показывают, что параллельная обратная связь уменьшает входное сопротивление усилителя, охваченного ею, а последовательная увеличивает, что подтверждает полученное выше математическое выражение. Характер изменения входного сопротивления не зависит от того, является ли обратная связь связью по току или по напряжению.

Обратимся к структурной схеме усилителя с отрицательной последовательной обратной связью по напряжению и к полученному выражению

Если окажется, что на некоторой частоте аргумент ф комплексной величины К_и -0 окажется равен %, то это будет означать, что напряжение обратной связи и_ос по фазе совпадает с напряжением и_вхХ и напряжением и_вх2. В этом случае окажется, что обратная связь станет положительной. Если к тому же окажется, что на рассматриваемой частоте выполняется условие | £_и • (51 > 1, то это будет означать, что сигнал, проходящий последовательно через цепь прямой передачи и цепь обратной связи, усиливается. При этом и в случае нулевого напряжения и_вхХ напряжения и_вх2, и_вых, и_ос окажутся ненулевыми, т. е. усилитель по существу превратится в генератор. Это явление называют самовозбуждением усилителя.

Для предотвращения самовозбуждения необходимо предпринимать меры (например, осуществлять частотную коррекцию операционного усилителя, играющего роль цепи прямой передачи), обеспечивающие выполнение одного из следующих, по сути равноценных, условий:

На практике обычно пользуются вторым условием.

Угол а, определяемый выражением а = п — ф, называют запасом устойчивости по фазе. Запас устойчивости по фазе должен быть не менее 30...60 или даже 65 градусов.