Влияние обратной связи на стабильность коэффициента передачи

В рабочих условиях коэффициент передачи любого устройства не остается постоянной величиной, так как на него воздействуют такие дестабилизирующие факторы как изменение напряжения питания, колебания температуры окружающей среды, старение УЭ. Кроме того, коэффициент передачи зависит от сопротивления нагрузок на входе и выходе и от частоты.

Эти случайные изменения коэффициента передачи нежелательны (особенно для измерительных усилителей). Использование глубокой ООС позволяет значительно повысить стабильность этого коэффициента.

Действительно, при ООС

. (1.22)

Необходимо найти относительное изменение при заданных относительных изменениях и . Задана дифференцируемая функция y = f(x₁, x₂).

Абсолютное приращение функции

. (1.23)

Воспользуемся (1.23) для нахождения сначала абсолютного, а затем и относительного изменения . Продифференцировав (1.22) по и B и проделав несложные преобразования, получим

. (1.24)

Если элементы ЦОС высокостабильные, т.е. B = const и , то

. (1.25)

Полученный результат показывает, что при введении ООС относительная нестабильность усиления (модуля коэффициента передачи) уменьшается, по сравнению с относительной нестабильностью усиления без ОС во столько же раз, во сколько ООС уменьшает коэффициент передачи .

Из (1.24) следует, что пределом, который ограничивает стабильность коэффициента передачи устройства с ООС, является стабильность коэффициента передачи ЦОС, так как

. (1.26)

Поэтому для устройств с высокостабильным коэффициентом передачи ЦОС должна быть выполнена на прецизионных элементах. Для стабилизации коэффициента передачи по напряжению, т.е. для стабилизации напряжения в нагрузке, применяется ООС по напряжению. Для получения высокостабильного коэффициента передачи ЦОС в схеме с последовательной ОС по напряжению () достаточно выполнить эту цепь из высокостабильных элементов (прецизионных резисторов), в схеме же с параллельной ОС () необходимо обеспечить стабильность не только параметров ЦОС, но и проводимости источника сигнала y₁. При нестабильности y₁ следует избегать этого вида ОС.

Для стабилизации коэффициента передачи по току, т.е. для стабилизации выходного тока, необходимо использовать ООС по току.

Нестабильность как тока, так и напряжения уменьшается в одинаковой мере независимо от вида ОС (по току или напряжению) лишь в том случае, если они обусловлены внутренними причинами. В самом деле, при изменении выходного тока по внутренним причинам (например, изменение температуры перехода транзистора) изменяется и выходное напряжение и наоборот. Но если эта нестабильность обусловлена внешними причинами (изменением сопротивлений и ), то в устройстве с ОС по напряжению дестабилизируется ток, а в устройстве с ОС по току – напряжение.