Ogólny schemat blokowy układu ze sprzężeniem zwrotnym

Transkrypt

1 1. Definicja sprzężenia zwrotnego Sprzężenie zwrotne w układach elektronicznych polega na doprowadzeniu części sygnału wyjściowego z powrotem do wejścia. Częśd sygnału wyjściowego, zwana sygnałem zwrotnym, zostaje skierowana do wejścia układu i zsumowana z sygnałem wejściowym, wskutek czego ulegają zmianie warunki sterowania układu. 2. Schemat ogólny sprzężenia Ogólny schemat blokowy układu ze sprzężeniem zwrotnym

2 Przy dołączonej pętli sprzężenia zwrotnego całkowite napięcie wejściowe wzmacniacza u(t) składa się z sygnału początkowego x(t) oraz części Py(t) sygnału wyjściowego doprowadzonego z powrotem na wejście. Suma tych sygnałów zostaje wzmocniona przez wzmacniacz K razy. Na wyjściu powstaje napięcie wyjściowe y(t). Stosunek y(t)/x(t) oznaczany przez K całkowite (lub K UF ) stanowi wypadkowe wzmocnienie układu ze sprzężeniem zwrotnym, zwane również wzmocnieniem w zamkniętej pętli. 4. Rodzaje sprzężeo zwrotnych Są dwa rodzaje sprzężeo zwrotnych: Dodatnie Ujemne Ujemne sprzężenie zwrotne ma miejsce, gdy fazy sygnału wejściowego i sygnału sprzężenia zwrotnego są przeciwne. Dla dodatniego sprzężenia zwrotnego fazy te są zgodne. 5. Wzory dla sprzężenia zwrotnego

3 6. Sprzężenie zwrotne dodatnie Sprzężenie zwrotne nazywamy dodatnim, gdy faza napięcia zwrotnego doprowadzonego z wyjścia do wejścia układu jest zgodna z fazą napięcia wejściowego. Przy zgodności faz obu sygnałów sterujących wzmacniacz, efektywny sygnał sterujący ulega zwiększeniu. Oznacza to, że współczynnik b - określający jaka częśd napięcia wyjściowego zostaje doprowadzona na wejście -jest dodatni. Dodatnie sprzężenie zwrotne jest podstawą działania generatorów, przy czym warunki generacji można wyrazid następująco: układ działa jak generator, gdy sprzężenie zwrotne jest dodatnie i dostatecznie silne (PK = l), aby podtrzymywad drgania. Jeżeli PK < l, w układzie następuje tylko wzrost wzmocnienia. Tego rodzaju dodatnie sprzężenie zwrotne, zwane również sprzężeniem regeneracyjnym lub niekiedy reakcją, stosuje się bardzo rzadko (m.in. ze względu na wzrost zniekształceo). 7. Sprzężenie zwrotne ujemne Sprzężenie zwrotne nazywamy ujemnym, gdy faza napięcia zwrotnego doprowadzonego z wyjścia do wejścia układu jest przeciwna w porównaniu z fazą napięcia wejściowego. Ujemne sprzężenie zwrotne powoduje zmniejszenie wzmocnienia wzmacniacza. Wynika to z faktu, że w układzie z ujemnym sprzężeniem zwrotnym doprowadzona na wejście częśd napięcia wyjściowego ma przeciwną fazę niż napięcie wejściowe, a więc odejmuje się od napięcia wejściowego. W rezultacie na wejściu wzmacniacza występuje mniejsze napięcie niż w przypadku braku ujemnego sprzężenia zwrotnego. Przy mniejszym napięciu wejściowym również napięcie wyjściowe ma mniejszą wartośd. Ze względu na to, że źródło sygnału nie jest objęte pętlą sprzężenia zwrotnego, przy tym samym napięciu źródła otrzymujemy mniejsze napięcie wyjściowe, a zatem wzmocnienie układu ulega zredukowaniu. 8. Dlaczego stosuje się sprzężenie zwrotne Ujemne sprzężenie zwrotne, szeroko stosowane w układach wzmacniających, wpływa na ogół korzystnie na większośd parametrów wzmacniaczy: poprawia stabilnośd wzmocnienia (układ jest mniej wrażliwy np. na wahania napięd zasilających i zmianę temperatury); zmniejszają się szumy i zniekształcenia (tak liniowe, jak i nieliniowe); zwiększa się górna częstotliwośd graniczna (czyli ulega poszerzeniu pasmo);

4 możliwe jest kształtowanie charakterystyki częstotliwościowej; możliwa jest modyfikacja impedancji wejściowej i wyjściowej. 9. Klasyfikacja ujemnego sprzężenia zwrotnego Ujemne sprzężenie zwrotne klasyfikuje się zależnie od sposobu pobierania sygnału zwrotnego z wyjścia układu oraz sposobu doprowadzenia go na wejście. Sygnał sprzężenia zwrotnego może byd proporcjonalny do napięcia wyjściowego - mówi się wówczas o sprzężeniu napięciowym - lub prądu wyjściowego - w tym przypadku mówi się o sprzężeniu prądowym. Gdy sygnał sprzężenia zwrotnego jest doprowadzany do wejścia szeregowo z sygnałem wejściowym, takie sprzężenie nazywa się szeregowym, gdy zaś równolegle - równoległym. 10. Sprzężenie napięciowo-szeregowe Układ ze sprzężeniem napięciowo-szeregowym, w którym sygnał sprzężenia zwrotnego jest proporcjonalny do napięcia wyjściowego. Doprowadzany jest na wejście szeregowo z sygnałem wejściowym. Gdy rezystancja obciążenia R L rośnie, a rezystancja źródła R g maleje, skutecznośd tego sprzężenia zwiększa się. Układ powinien byd sterowany napięciowo. 11. Sprzężenie napięciowo-równoległe Układ ze sprzężeniem napięciowo-równoległym, w którym sygnał sprzężenia zwrotnego jest proporcjonalny do napięcia wyjściowego i doprowadzany na wejście równolegle z sygnałem wejściowym. Gdy rezystancje obciążenia R L i źródła R g rosną, skutecznośd tego sprzężenia zwiększa się. Układ powinien byd sterowany prądowo.

5 12. Sprzężenie prądowo-równoległe Układ ze sprzężeniem prądowo-równoległym, w którym sygnał sprzężenia zwrotnego jest proporcjonalny do prądu wyjściowego i doprowadzany na wejście równolegle z sygnałem wejściowym. Gdy rezystancja obciążenia R L maleje, natomiast rezystancja źródła R g rośnie, skutecznośd tego sprzężenia zwiększa się. Układ powinien byd sterowany prądowo. /// h 13. Sprzężenie prądowo-szeregowe Układ ze sprzężeniem prądowo-szeregowym, w którym sygnał sprzężenia zwrotnego jest proporcjonalny do prądu wyjściowego i doprowadzany na wejście szeregowo z sygnałem wejściowym. Gdy rezystancje obciążenia R L i źródła R g maleją, skutecznośd tego sprzężenia zwiększa się. Układ powinien byd sterowany napięciowo.

6 Źródło:

7