Для чего нужна обратная связь в электронике
Перейти к содержимому

Для чего нужна обратная связь в электронике

  • автор:

Что такое обратная связь в электронике и автоматике

Обратная связь — воздействие выходной величины какой-либо системы С (рис. 1) на вход этой же системы. В более широком смысле обратная связь — воздействие результатов функционирования некоторой системы на характер этого функционирования.

На функционирующую систему, кроме выходной величины, могут действовать также внешние воздействия (х на рис. 1). Цепь AB, по которой передается обратная связь, называется цепью, линией или каналом обратной связи.

Что такое обратная связь в электронике и автоматике

Канал может сам содержать какую-либо систему (Д, рис. 2), преобразующую выходную величину в процессе ее передачи. В этом случае говорят, что обратная связь с выхода системы на ее вход осуществляется с помощью или через посредство системы Д.

Обратная связь

Обратная связь является одним из важнейших понятий электроники и теории автоматического управления. Конкретные примеры реализации систем, содержащих обратные связи, можно обнаружить при изучении самых разнообразных процессов в автоматических системах, живых организмах, экономических структурах и т. п.

В силу универсальности понятия применимого в различных областях науки и техники, терминология в этой области не установилась, и в каждой частной области знаний, как правило, используется своя терминология.

Системы автоматического регулирования

Так, например, в системах автоматического регулирования широко применяются понятия отрицательной и положительной обратной связи, которыми определяется связь выхода системы с ее входом через усилительное звено с соответственно отрицательным или положительным коэффициентом усиления.

В теории электронных усилителей смысл этих терминов иной: отрицательной называется обратная связь, уменьшающая абсолютную величину общего коэффициента усиления, а положительной — увеличивающая ее.

В зависимости от способов реализации в теории электронных усилителей выделяют обратные связи по току, по напряжению и комбинированную.

В системы автоматического регулирования часто вводят дополнительные обратные связи, используемые для стабилизации систем или улучшения переходных процессов в них. Они иногда называются корректирующими и среди них выделяют жесткую (осуществляемую с помощью усилительного звена), гибкую (реализуемую дифференцирующим звеном), изодромную и т. п.

В различных системах можно всегда обнаружить замкнутую цепь воздействий. Например, на рис. 2 часть С системы действует на часть Д, а последняя снова на С. Поэтому такие системы называют также системами с замкнутой цепью воздействий, системами с замкнутым циклом или замкнутым контуром.

В сложных системах может существовать множество различных цепей обратных связей. В многоэлементной системе выход каждого элемента может, вообще говоря, воздействовать на входы всех остальных элементов, включая свой собственный вход.

Любое воздействие можно рассматривать с трех основных сторон: метаболической, энергетической и информационной. Первая связана с изменениями расположения, формы и состава вещества, вторая — с передачей и преобразованием энергии, а третья — с передачей и преобразованием информации.

В теории управления рассматривается исключительно информационная сторона воздействий. Таким образом, обратная связь может быть определена как передача информации о выходной величине системы на ее вход либо как поступление информации, преобразованной звеном обратной связи, с выхода на вход системы.

На применении обратной связи основан принцип устройства систем автоматического регулирования (САР). В них наличие обратной связи обеспечивает повышение помехоустойчивости из-за уменьшения влияния помехи (z на рис. 3), действующей в прямом тракте системы.

Принцип устройства систем автоматического регулирования (САР)

Если в линейной системе со звеньями, обладающими передаточными фциями Кх(р) и К2(р), снять цепь обратной связи, то изображение х выходной величины х определится следующим соотношением:

Если при этом требуется, чтобы выходная величина х в точности равнялась задающему воздействию х*, то общий коэффициент усиления системы К(р)= К1(р)К2(р) должен равняться единице, а помеха z должна отсутствовать. Наличие z и отклонение К(р) от единицы обусловливают возникновение погрешности е, т. е. разности

Если теперь замкнуть систему с помощью обратной связи, как показано на рис. 3, изображение выходной величины х будет определяться следующим соотношением:

Из соотношения следует, что при достаточно большом по модулю коэффициент усиления Кх(р) второе слагаемое пренебрежимо мало и, следовательно, влияние помехи z ничтожно. В то же время значение выходной величины х будет очень мало отличаться от значения задающего воздействия.

Роботы на промышленном предприятии

В замкнутой системе с обратной связью удается значительно уменьшить влияние помех по сравнению с разомкнутой системой, т. к. последняя не реагирует на действительное состояние управляемого объекта, «слепа» и «глуха» к изменению этого состояния.

Рассмотрим в качестве примера полет самолета. Если заранее с высокой точностью установить рули самолета так, чтобы он летел в заданном направлении, и жестко закрепить их, то порывы ветра и др. случайные и заранее непредвиденные факторы собьют самолет с нужного курса.

Исправить положение в состоянии только система с обратной связью (автопилот), способная сравнивать заданный курс х* с фактическим х и в зависимости от образовавшегося рассогласования изменять положение рулей.

Автопилот самолета

О системах с обратной связью часто говорят, что они управляются ошибкой е (рассогласованием). Если звено Кх(р) представляет собой усилитель с достаточно большим коэффициентом усиления, то при определенных условиях, наложенных на передаточную функцию К2(р) остальной части тракта, замкнутая система остается устойчивой.

В этом случае погрешность е в установившемся режиме может быть сделана сколь угодно малой. Достаточно ей появиться на входе усилителя Кх(р), чтобы на его выходе образовалось достаточно большое напряжение и, которое автоматически компенсирует помеху и обеспечивает такое значение х, при котором разность e =х*—х была бы достаточно мала. Малейшее нарастание е вызывает несоизмеримо большее нарастание u . Поэтому любая (в практических пределах) помеха z может быть скомпенсирована и притом при сколь угодно малой величине погрешности е, шунтирующую тракт с большим коэффициентом усиления, часто называют глубокой.

Обратная связь в смешанных системах имеет место также и при функционировании сложных систем, состоящих из объектов различной природы, но действующих целенаправленно. Такими являются системы: оператор (человек) и машина, учитель и ученик, лектор и аудитория, человек и обучаемое устройство.

Во всех этих примерах мы имеем дело с замкнутой цепью воздействий. По каналам обратной связи оператор получает информацию о характере функционирования управляемой машины, обучающий — информацию о поведении ученика и о результатах обучения и т. п. Во всех этих случаях в процессе функционирования существенно изменяются как содержание информации, передаваемое по каналам, так и сами каналы.

Присоединяйтесь к нашему каналу в Telegram «Автоматика и робототехника»! Узнавайте первыми о захватывающих новостях и увлекательных фактах из мира автоматизации: Автоматика и робототехника в Telegram

Устройства с положительной тактильной обратной связью для автомобильной электроники.

В статье рассматриваются устройства с тактильной обратной связью для автомобильной электроники. С одной стороны, они не влияют на максимальную скорость и проходимость автомобиля, а, с другой, облегчают управление им и вносят свою лепту в увеличение комфорта водителя, а значит, повышают безопасность движения.

ВАЖНОСТЬ ТАКТИЛЬНОЙ ОБРАТНОЙ СВЯЗИ

Пять чувств обеспечивают нашу безопасность: мы инстинктивно избегаем раскаленных поверхностей, отдергивая от них руку, или чересчур громких звуков, способных причинить вред слуху. Такие реакции наше тело выработало в процессе эволюции. Назовем их врожденными, или естественными, в отличие от тех, которые генерируют электронные устройства. Например, инженеры разработали симуляторы, которые обманывают наш мозг, заставляя думать, что мы летим, хотя на самом деле сидим в зрительном зале и смотрим фильм.

Хаптика, или наука об осязании и прикосновении, описывает механизмы ощущений и двигательных реакций в ответ на внешние воздействия. эти принципы используются также в конструкции электромеханического переключателя, который приводится в действие кнопкой. Точку, в которой механизм переключения срабатывает на внешнее усилие, можно настроить таким образом, чтобы обеспечить удобную обратную связь с устройством.

Для имитации и усиления этого эффекта были созданы исполнительные механизмы (актуаторы) с тактильной обратной связью (Ос). Если такая обратная связь получит широкое признание, появится возможность улучшить пользовательский интерфейс. эффект полета из предыдущего примера может стать особенно впечатляющим при симуляции реальных действий с помощью виртуальных технологий.

В большинстве смартфонов для усиления эффекта взаимодействия с интерфейсом используется тактильная обратная связь. эта связь, являющаяся разновидностью тактильной Ос, получила применение в автомобильной промышленности для предоставления пространственной информации водителю с помощью вибрирующего кресла, колеса или педалей. Интеграция тактильной обратной связи в панель управления автомобиля получает все большее распространение, уменьшая необходимость водителя отвлекаться от дороги и повышая, таким образом, безопасность движения. Тактильная Ос как программно-определяемая функция увеличивает гибкость эксплуатации, расширяет возможности пользовательской персонализации и позволяет получать обновления по беспроводным каналам связи.

РОЛЬ OEM-ПРОИЗВОДИТЕЛЕЙ В РЕАЛИЗАЦИИ ТАКТИЛЬНОЙ ТЕХНОЛОГИИ

Тактильная обратная связь обычно применяется как технология, обеспечивающая взаимодействие с пользователем при нажатии кнопки. в сочетании с дисплейной технологией она позволяет разрабатывать инновационные и адаптивные пользовательские интерфейсы. кнопки и ползунки на экране реагируют как их физические аналоги при нажатии или перемещении пальцем. И хотя мы знаем, что это обманчивое ощущение, мы прослеживаем четкую взаимосвязь между своими действиями и реакцией устройства (см. рис. 1).

Рис. 1. Использование тактильной ОС в автомобиле

Опросы показали, что потребителям нравится идея использования тактильной обратной связи. производители намерены задействовать ее в новом оборудовании, но автомобильная промышленность пока еще не нашла наилучшего решения. во многих предложениях тактильная Ос комбинируется с программными кнопками. в таких случаях она в большей мере является функцией кнопки, а не самостоятельной реакцией интерфейса. программная кнопка способна управлять стеклоподъемником: она обеспечивает тактильную Ос, оказывая сопротивление пальцу пользователя, чтобы подтвердить, что окно полностью открыто или закрыто.

Некорректно организованная тактильная Ос может ухудшить взаимодействие с пользовательским интерфейсом. к таким случаям относится, например, кнопка управления стеклоподъемника, если она оказывает чересчур большое или несвоевременное сопротивление внешнему воздействию. Основное предназначение тактильной Ос не в том, чтобы дополнить стандартные управляющие элементы физической обратной связью, а в упрощении требуемых действий. Удобная обратная связь облегчает труд операторов и вождение автомобилей.

Технологию необходимо интегрировать таким образом, чтобы фактически полностью изменить панель управления автомобилем. для этого требуется реализовать новые концепции проектирования центральной консоли. интегрированный сенсорный дисплей заменяет традиционные элементы управления, предоставляя доступ к навигации, климат-контролю, многие другие функции водителю и пассажирам. тактильная обратная связь поможет водителям быстрее найти меню на дисплее, не отвлекаясь от дороги. пользовательский интерфейс для пассажиров станет столь же многофункциональным.

Замена электромеханических элементов управления одним дисплеем -существенное изменение, которому потребуется достаточно много времени, чтобы найти большой спрос. Помимо прочего, необходимо создать удобную цепочку поставок для производителей оборудования. Основу любой такой цепочки определяют стандарты, которые позволяют нескольким поставщикам предоставлять совместимые решения. К настоящему времени стандарты для тактильных технологий отсутствуют.

Несколько поставщиков создали объединение Haptics Industry Forum, цель которого в том, чтобы ускорить внедрение рассматриваемой технологии за счет стандартизации оборудования, встраиваемого программного обеспечения и прикладного уровня. Стандартизация должна охватить все аспекты, начиная с работы исполнительных механизмов и заканчивая нормативами, а также передовыми методами реализации тактильных эффектов. На текущем этапе Форум занимается вопросами интеграции тактильного кодирования в стандарты MPEG для управления исполнительными механизмами.

ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ

Тактильный эффект создается перемещением массы, генерируемой с помощью электронных или электромагнитных устройств либо пьезоэлектрическим способом. Для создания вибрации эксцентриковые вибромеханизмы вращают неуравновешенную массу или перемещают ее в линейном направлении. Первый метод (ERM) обеспечивает требуемый эффект с помощью вращающейся массы, центр тяжести которой смещен относительно оси вращения. Во втором методе (LRA) используется линейный резонансный исполнительный механизм.

Пьезоэффект — основная альтернатива технологиям электромагнитного смещения. Биморфные пьезоэлектрические элементы можно считать предшественниками современных пьезоактуаторов. смещение в биморфном устройстве происходит под действием возбуждающего сигнала. Однако используемый керамический материал чувствителен к физическим нагрузкам, условиям окружающей среды и ограничен по величине обеспечиваемого усилия.

В пьезоактуаторе с тактильной ОС также используется пьезоэлектрический эффект для деформации материала под действием электрического сигнала. С этой целью применяется униморфная конструкция с электродами по обеим сторонам, которые крепятся к однослойной или многослойной металлической пластине. Многослойное устройство обеспечивает большее смещение.

Физическое смещение определяет величину генерируемого усилия. Пьезоактуатор способен по отдельности управлять величиной смещения и частотой вибрации, позволяя имитировать множество эффектов.

Встроенное ПО, работающее на главном микроконтроллере (МК) или процессоре, участвует в генерации сигналов. На рынке появляется все больше коммерческих решений, основанных на библиотеках сигналов для кнопок, ползунков и других устройств. Драйвер и правильно подобранный пьезоактуатор с тактильной ОС позволяют воспроизвести эти эффекты, обеспечив полноценные ощущения в конкретных приложениях.

Время реакции пьезоэлектрических устройств существенно меньше, чем у остальных решений. Кроме того, эта технология позволяет перемещать сравнительно большую массу более сложными способами. Малый размер исполнительного элемента является преимуществом при использовании в носимых электронных устройствах, а быстрая реакция позволяет потреблять меньше энергии.

СИСТЕМНОЕ РЕШЕНИЕ

Для обеспечения высокого качества и эффективной работы пьезоактуаторов требуется системный подход, подразумевающий использование самого исполнительного механизма, генератора, а также встраиваемого ПО. В зависимости от типа устройства генератор должен выдавать напряжение до 150 В. Некоторые сенсорные пьезоактуаторы функционируют как датчики, определяя давление, которое приложено к поверхности дисплея. В этом режиме генератор должен обнаруживать и передавать данные главному контроллеру.

Интерфейс между генератором и главным микроконтроллером часто представляет собой последовательную шину, например SPI или I2C. МК через встроенное ПО управляет эффектами, создаваемыми пьезоактуатором.

Миниатюризация устройств в современном мире предполагает уменьшение пространства, занимаемого всеми элементами. Электромагнитному устройству требуется больше места, чем пьезоактуатору, и оно существенно ограниченного по типам эффектов. В тех случаях, когда приложению необходима только обратная вибрационная связь с использованием тела малой массы и отсутствуют ограничения на занимаемое пространство, самыми подходящими решениями, возможно, окажется применение методов ERM или LRA (см. рис. 2). В тех же случаях, когда на занимаемое пространство накладываются ограничения, масса тела больше и необходимы более разнообразные эффекты, наиболее предпочтительным выбором является пьезоактуатор.

Рис. 2. Различия между использованием методов ERM, LRA и пьезоактуатора с тактильной ОС

Миниатюрные пьезоэлектрические устройства, например PowerHap от TDK толщиной менее 1,5 мм, могут сообщать ускорение более 6g объектам массой 100 г. Смещение при этом составляет 18 мкм, но исполнительному механизму требуется всего 0,35 мДж. В линейке имеются также более крупные исполнительные механизмы, развивающие ускорение 12g для тел массой до 1200 г. Устройства масштабируются и программируются для оптимизации ускорения и перемещения в зависимости от массы и размера конечных изделий, что делает их пригодными для множества приложений. например, носимое электронное устройство можно оптимизировать для работы с ускорением 3-5g, автомобильному приложению потребуется около 6-8g для ускорения с обратной связью, а промышленному оборудованию — ускорение величиной 10-12 g.

Поскольку пьезоактуаторы с тактильной обратной связью реагируют на давление, их можно использовать вместо обычных кнопок на поверхностях, которые прогибаются при нажатии. Обратная связь сигнализирует пользователю о том, что кнопка нажата. Исполнительные механизмы такого типа реагируют на давление до 20 Н. Сочетание способности устройства обнаруживать давление и тактильной обратной связи создают у пользователей впечатление, что они взаимодействуют с обычной кнопкой.

При использовании пьезоактуатора функция обратной связи не сводится только к реакции на нажатие кнопки. Этот исполнительный механизм в большей мере управляем, чем ERM- или LRA-устройства, а форма сигнала позволяет определять тип эффекта. Например, актуатор может воспроизводить звук щелчка и производить у пользователя впечатление, что он перемещает ползунок настоящего потенциометра.

АКТУАТОРЫ СЕМЕЙСТВА POWERHAP НА ОСНОВЕ МНОГОСЛОЙНЫХ ПЬЕЗОПЛАСТИН С МЕДНЫМИ ЭЛЕКТРОДАМИ

Пьезопластина, на которую подано напряжение, немного расширяется только по оси z, но под постоянным воздействием пьезоэффекта она одновременно сжимается по осям x и у. Два титановых диска, прикрепленных к каждой стороне пластины, увеличивают это сжатие в 15 раз по оси z, и смещение возрастает до 230 мкм при использовании пьезоактуатора самого большого типа 2626H023V120. Высокий уровень линейной зависимости между приложенным напряжением и смещением является важным преимуществом. У исполнительного механизма этого типа коэффициент линейности равен 1,8 мкм/В, что обеспечивает точное и в то же время плавное регулирование амплитуды, а также формы сигнала. Благодаря многослойной пьезотехнологии у актуатора PowerHap (см. рис. 3) — очень малое время реакции и большое ускорение. Например, при времени нарастания фронта всего 1 мс ускорение дисков составляет 15,0g и достигает максимального значения 35g при массе тела 100 г, что создает очень большую силу до 25 Н. Сопоставимые значения не достигаются с помощью традиционных решений.

Рис. 3. Семейство пьезоактуаторов PowerHap круглого типа

Актуаторы PowerHap генерируют отклик в широком диапазоне частот 1-500 Гц с регулируемыми амплитудами, длительностями и формами сигнала (синусоидальной, треугольной или прямоугольной). Эти исполнительные механизмы могут создавать индивидуально выбранную тактильную обратную связь с механорецепторами пользователей.

Актуаторы позволяют разработчикам устройств создавать специфичные высокоточные профили тактильных реакций, которые пользователи ожидают от современных интерфейсов в автомобильных и промышленных приложениях. Актуаторы толщиной не более 2,3 мм с сильной обратной связью позволяют не только интегрировать их в дисплеи, но и установить непосредственно под плоскими поверхностями. В результате появляется возможность создавать решения с высокой степенью герметичности, которая востребована не только на промышленных объектах, но и в приложениях со строгими гигиеническими требованиями, например в пищевой промышленности или в медицинской технике.

Помимо актуаторов PowerHap квадратной формы, которые, в частности, подходят для использования под плоскими поверхностями, компания TDK разработала четыре тонких актуатора PowerHap прямоугольного типа (см. рис. 4), обеспечивающих тактильную обратную связь в боковом направлении помимо вертикального. Две самые компактные модели длиной всего 9 и 12 мм подходят, в первую очередь, для использования в смартфонах и планшетах, в бытовой технике, игровых консолях, оборудовании виртуальной или дополненной реальности, умных часах, дигитайзерах или портативных медицинских устройствах. Две другие модели с длиной стороны 60 мм в настоящее время являются самыми мощными пьезоактуаторами PowerHap, поскольку они генерируют усилие до 50 Н, позволяя перемещать тела массой до 1 кг. Эти мощные изделия можно, например, установить сбоку от дисплеев, чтобы обеспечить тактильную обратную связь в горизонтальном направлении.

Рис. 4. Семейство пьезоактуаторов PowerHap квадратного типа

БУДУЩЕЕ ТАКТИЛЬНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

Пьезоактуаторы с тактильной ОС воспроизводят ряд ощущений при взаимодействии с новыми интерфейсами, которые производители готовы использовать в автомобилях вместо электромеханических переключателей. К числу преимуществ тактильных пьезоактуаторов помимо компактности и надежности относятся время реакции менее 1 мс и малое энергопотребление, не превышающее 1 мДж из расчета на одно нажатие.

Пользователи ожидают, что управление функциями приборной панели в автомобилях станет не сложнее, чем в смартфонах. При этом любой контакт с дисплеем будет сопровождаться осязаемой реакцией. Тактильные пьезоактуаторы вполне способны оправдать эти ожидания.

Компактные и энергоэффективные пьезоактуаторы с тактильной ОС от TDK, ассортимент которых постоянно растет, обеспечивают такие лучшие в отрасли показатели как ускорение, сила и время реакции. По мере совершенствования этой технологии ключевые параметры будут улучшаться, а размеры устройств станут меньше.

Опубликовано в журнале «Электронные Компоненты», №12-2021

Обратная связь. Часть 1. Виды обратной связи

Как я уже говорил в одном из предыдущих постов я начал публиковать цикл статей об операционных усилителях. В прошлой статье я рассмотрел две основные схемы включения (инвертирующую и неинвертирующую) и некоторые схемы с применением операционных усилителей. В данной статье я буду рассматривать такую тему как обратная связь.

Для сборки радиоэлектронного устройства можно преобрески DIY KIT набор по ссылке.

Зачем нужна обратная связь

В отличие от идеальных операционных усилителей (ОУ), имеющих равномерную АЧХ, то есть их коэффициент усиления не изменяется в зависимости от частоты входного сигнала, реальные ОУ имеют коэффициент усиления, который с ростом частоты усиливаемого сигнала уменьшается. Кроме того в ОУ с увеличением частоты сигнала происходит фазовый сдвиг между входным и выходным сигналом, вследствие этого на некоторых частотах усиливаемого сигнала происходит самовозбуждение схемы, то есть усилитель превращается в генератор. Это всё приводит к уменьшению качественных показателей электронных схем.

Одним из наиболее распространённых и эффективных способов влияния на качественные параметры электронных схем с ОУ является применение обратной связи (ОС). Стоит отметить, что ОС широко применяется не только с ОУ, но и со многими другими электронными схемами, поэтому всё, что будет сказано про использование ОС с ОУ, относится и ко всем другим схемам с ОС.

Обратная связь определяется, как связь выходной цепи усилителя с его входной цепью, то есть когда усиленный сигнал с выхода усилителя передается на его вход через цепи, которые специально вводятся для этой цели (внешняя ОС) или через цепи, которые имеются в усилителе для выполнения других функций (внутренняя ОС). На рисунке ниже показана структурная схема усилителя с обратной связью

Структурная схема усилителя с обратной связью

Структурная схема усилителя с обратной связью.

На рисунке выше показана структурная схема усилителя с коэффициентом усиления К, который охвачен внешней цепью ОС с коэффициентом передачи β. Стрелки на схеме показывают направление прохождения сигнала. Таким образом, часть усиленного сигнала с выхода усилителя поступает через цепь ОС на вход усилителя, где складывается с внешним сигналом. В результате на входе усилителя возникает суммарный входной сигнал, который может быть больше или меньше внешнего сигнала.

Виды обратной связи

Если сумма амплитуд внешнего сигнала и сигнала цепи обратной связи оказывается больше амплитуды внешнего сигнала, то данная цепь ОС называется положительной обратной связью (ПОС), а в случае если сумма амплитуд внешнего сигнала и сигнала цепи обратной связи оказывается меньше амплитуды внешнего сигнала, то такая ОС называется отрицательной обратной связью (ООС).

Путём введения ОС удаётся достаточно сильно изменить процесс работы и свойства усилителя, которые определяются как свойством усилителя, так и свойством цепи ОС. На свойства цепи ОС существенное влияние оказывает её вид, то есть принцип её действия, зависящий в общем случае от полярности и фазы напряжения ОС, а также способа её соединения с входными и выходными цепями усилителя.

Различают четыре вида обратных связей:

  1. параллельная обратная связь по напряжению.
  2. параллельная обратная связь по току.
  3. последовательная обратная связь по напряжению.
  4. последовательная обратная связь по току.

Кроме того существует также смешанная обратная связь, но из-за сложности в изготовлении и настройке данный вид обратной связи большого распространения не получил.

Рассмотрим, как образуется каждый вид обратной связи.

Параллельная обратная связь по напряжению

Параллельная обратная связь по напряжению образуется подключением входа цепи ОС параллельно сопротивлению нагрузки RH, а выход цепи ОС – параллельно входу усилителя.

Структурная схема параллельной обратной связи по напряжению

Структурная схема параллельной обратной связи по напряжению.

Таким образом, входное напряжение цепи ОС UСВ равно выходному напряжению на нагрузке UН, а выходное напряжение цепи ОС UОС пропорционально сумме токов входного сигнала IСИГ и цепи ОС IOC на общем входном сопротивлении усилительной схемы.

То есть данная ОС образуется при параллельном соединении входа и выхода усилителя через цепь ОС. Данный вид ОС характеризуется тем, что действие ОС уменьшается при уменьшении сопротивления нагрузки и источника сигнала, а при коротком замыкании входа или выхода действие данного вида ОС прекращается.

Параллельная обратная связь по току

Параллельная обратная связь по току образуется подключением входа цепи ОС параллельно резистору RT, а выход цепи ОС подключён параллельно входу усилителя.

Структурная схема параллельной обратной связи по току

Структурная схема параллельной обратной связи по току.

Данный вид ОС характеризуется следующими параметрами: входное напряжение ОС UOC пропорционально выходному току усилителя протекающего через резисторы RT и RH, а выходное напряжение цепи ОС UОС пропорционально сумме токов входного сигнала IСИГ и цепи ОС IOC на общем входном сопротивлении усилительной схемы.

Действие данного вида ОС уменьшается при уменьшении сопротивления источника сигнала, входного сопротивления усилителя, а также при уменьшении сопротивления резистора RT или увеличении сопротивления нагрузки. То есть при коротком замыкании на входе схемы и отсутствии нагрузки данная ОС не действует.

Последовательная обратная связь по напряжению

Последовательная обратная связь по напряжению образуется подключением входа цепи ОС параллельно сопротивлению нагрузки RH, а выхода цепи ОС – последовательно с входом усилителя.

Структурная схема усилителя с последовательной цепью ОС по напряжению

Структурная схема усилителя с последовательной цепью ОС по напряжению.

В последовательной обратной связи по напряжению входное напряжение UСВ равно выходному напряжению на нагрузке UН. В тоже время сумма выходного напряжения цепи ОС UОС и напряжения источника сигнала UСИГ равна входному напряжению усилителя UВХ.

Таким образом, последовательная ОС по напряжению уменьшает своё действие при увеличении сопротивлению источника сигнала и уменьшении сопротивления нагрузки и выходного сопротивления усилителя. В случае, когда на выходе короткое замыкание, а также в режиме холостого хода на входе данный вид ОС перестаёт действовать.

Последовательная обратная связь по току

Последовательная обратная связь по току образуется путём подключения входа цепи ОС параллельно резистору RT, а выход цепи ОС подключен последовательно с источником сигнала и входом усилителя.

Структурная схема усилителя с последовательной обратной связью по току

Структурная схема усилителя с последовательной обратной связью по току.

Последовательная обратная связь по току имеет следующие характеристики. Входное напряжение цепи ОС UCB пропорционально выходному току усилителя ICB, который протекает через резисторы RH, RT и RВЫХ, а выходное напряжение цепи ОС UОС совместно с напряжением источника сигнала UСИГ составляет входное напряжение усилителя UВХ.

Из вышеизложенного следует, что при уменьшении сопротивлений RH, RT и RВЫХ, а также при увеличении входного сопротивления усилителя и источника сигнала действие последовательной ОС по току уменьшается. А при отсутствии нагрузки и холостом ходу на входе схемы данный вид ОС сводится к нулю.

Данная статья не может вместить все сведении об обратной связи, поэтому в ней рассмотрены только схемы различных видов обратных связей. О влиянии ОС на параметры усилительных устройств будет рассказано в следующей статье.

Теория это хорошо, но необходимо отрабатывать это всё практически ПОПРОБОВАТЬ МОЖНО ЗДЕСЬ

Отрицательная обратная связь

Отрицательная обратная связь широко используется живыми системами разных уровней организации — от клетки до экосистем — для поддержания гипоталамо-гипофизарной регуляции функций, а также многие механизмы нервной регуляции, поддерживающие отдельные параметры гомеостаза (терморегуляция, поддержание постоянной концентрации диоксида углерода и глюкозы в крови и др.). В популяциях отрицательные обратные связи обеспечивают гомеостаз численности.

См. также [ ]

Материалы сообщества доступны в соответствии с условиями лицензии CC-BY-SA, если не указано иное.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *