Обратная связь в системе это зависимость

Обратная связь

Обра́тная связь (англ. feedback — «фидбэк» — «обратное питание») — в широком смысле означает отзыв, отклик, ответную реакцию на какое-либо действие или событие:

• Обратная связь (техника)
• Обратная связь (кибернетика)
• Обратная связь (биология)

• Обратная связь (фильм)

См. также

• Отрицательная обратная связь
• Положительная обратная связь

Список значений слова или словосочетания со ссылками на соответствующие статьи. Если вы попали сюда из другой статьи Википедии, пожалуйста, вернитесь и уточните ссылку так, чтобы она указывала на статью.

• Многозначные термины

Wikimedia Foundation . 2010 .

• Метельский, Георгий Васильевич
• Краевая задача

Полезное

Смотреть что такое «Обратная связь» в других словарях:

• обратная связь — Зависимость текущих воздействий на объект от его состояния, обусловленного предшествующими воздействиями на этот же объект. Примечания 1. Обратная связь может быть естественной (присущей объекту) или искусственно организуемой. 2. Различают… … Справочник технического переводчика
• обратная связь — Ответное действие, регулирующая реакция, вызванная возникшей ситуацией. В групповой терапии ведущий часто запрашивает в конце эпизода индивидуальной работы обратную связь от участников группы. Целью может являться получение дополнительной… … Большая психологическая энциклопедия
• ОБРАТНАЯ СВЯЗЬ — воздействие результатов функционирования какой либо системы (объекта) на характер этого функционирования. Если влияние обратной связи усиливает результаты функционирования, то такая обратная связь называется положительной; если ослабляет… … Большой Энциклопедический словарь
• ОБРАТНАЯ СВЯЗЬ — воздействие результатов к. л. процесса на его протекание. Если при этом интенсивность процесса возрастает, то О. с. наз. п о л о ж и т е л ь н о й, а в противопол. случае о т р и ц а т е л ь н о й. Отрицат. О. с. может обеспечить автоматич.… … Физическая энциклопедия
• ОБРАТНАЯ СВЯЗЬ — обратное воздействие результатов процесса на его протекание или управляемого процесса на управляющий орган. О. с. характеризует системы регулирования и управления в живой природе, обществе и технике. Различают положит. и отрицат. О. с.… … Философская энциклопедия
• ОБРАТНАЯ СВЯЗЬ — ОБРАТНАЯ связь, воздействие результатов функционирования какой либо системы (объекта) на характер этого функционирования. Если обратная связь усиливает результаты функционирования, то она называется положительной; если ослабляет отрицательной.… … Современная энциклопедия
• Обратная связь — ОБРАТНАЯ СВЯЗЬ, воздействие результатов функционирования какой–либо системы (объекта) на характер этого функционирования. Если обратная связь усиливает результаты функционирования, то она называется положительной; если ослабляет отрицательной.… … Иллюстрированный энциклопедический словарь
• ОБРАТНАЯ СВЯЗЬ — ОБРАТНАЯ СВЯЗЬ, в технологии процесс, посредством которого электронная или механическая контрольная система регулирует сама себя. Обратная связь функционирует по принципу возвращения части переработанной информации в систему ввода. Другими… … Научно-технический энциклопедический словарь
• ОБРАТНАЯ СВЯЗЬ — реакция определенной системы на результаты действия ее компонентов (ее в целом) в тех случаях, когда имеется причинно следственная зависимость между двумя переменными. Обратная связь необходимый элемент реализации гомеостаза, саморазвития… … Экологический словарь
• ОБРАТНАЯ СВЯЗЬ — связь между сеткой и анодом электронной лампы. Благодаря О. С. цепь анода лампы воздействует на колебательный контур, связанный с цепью сетки, и усиливает колебания, возбуждаемые в этом контуре. Благодаря этому колебательный контур становится как … Морской словарь
• Обратная связь — реакция на сообщение, которая помогает отправителю, источнику информации определить, воспринята ли отправленная им информация … Словарь терминов антикризисного управления

• Обратная связь: Техподдержка, Реклама на сайте

• �� Путешествия

Экспорт словарей на сайты, сделанные на PHP,

WordPress, MODx.

• Пометить текст и поделитьсяИскать в этом же словареИскать синонимы
• Искать во всех словарях
• Искать в переводах
• Искать в ИнтернетеИскать в этой же категории

Поделиться ссылкой на выделенное

Прямая ссылка:

… Нажмите правой клавишей мыши и выберите «Копировать ссылку»

4. Обратная связь в системе.

Понятие «связь» входит в любое определение системы и обеспечивает возникновение и сохранение целостности ее свойств. Это понятие одновременно характеризует и строение (статику), и функционирование (динамику) системы.

Однако довольно трудно дать определение этому почти очевидному понятию — существуют десятки определений. В одних случаях связь — это «процесс . «, в других — «подсистема (элемент) . » [1д]. Можно говорить, что «связь» — это отдельный элемент и в этом есть некоторый смысл, поскольку иногда канал связи имеет материальное воплощение со своими статическими и динамическими свойствами.

Самое простое определение звучит так:

связи — это то, что объединяет элементы в целое.

Рассмотрим более глубокое определение.

Отношение взаимной зависимости, обусловленности, общности между элементами системы, которое может быть механическим (обмен усилиями), трофическим (обмен энергией) и сигналами (обмен информацией), называется связью (взаимосвязью) элементов.

Предполагается, что связи существуют между всеми системными элементами, между системами и подсистемами. Если между элементами существует зависимость, то, следовательно, между ними имеется связь.

Связями первого порядка называются связи, функционально необходимые друг другу. Дополнительные связи называются связями второго порядка. Если они присутствуют, то в значительной степени улучшают действие системы (проявление эффекта синергии), но не являются функционально необходимыми. Излишние или противоречивые связи называются связями третьего порядка. Иногда связь определяют как ограничение свободы элементов. Действительно, элементы, вступая в связь друг с другом, утрачивают часть своих свойств, которыми они потенциально обладали в свободном состоянии.

Существуют несколько классификаций связей. Связи можно охарактеризовать направлением, силой, характером (видом) По первому признаку связи делятся на направленные и ненаправленные. По второму — на сильные и слабые. По характеру (виду) различают связи подчинения, связи порождения (генетические), равноправные (безразличные), связи управления.

Для кибернетических моделей систем, в которых связи условно считаются однонаправленными, более адекватным является такое определение.

Связь — это способ взаимодействия входов и выходов элементов.

В свете такого определения связи делятся на прямые и обратные (рис. 7).

Прямой называется связь между выходом одного элемента и входом другого, обратной — связь между выходом и входом одного и того же объекта.

Причем обратная связь может быть осуществлена непосредственно (рис. 7, б) или при помощи других элементов системы (рис. 7, в)

Различают положительную (усиливающую) и отрицательную (уравновешивающую) обратные связи. Если ограничиться только внешними причинами изменения выхода, то можно остановиться на таких определениях.

Обратная связь, уменьшающая влияние входного воздействия на выходную величину, называется отрицательной, а увеличивающая это влияние — положительной.

положительная (усиливающая) обратная связь усиливает тенденцию изменения выхода системы, а отрицательная (уравновешивающая) — ее уменьшает.

Таким образом, отрицательная обратная связь способствует восстановлению равновесия в системе, нарушенного внешним воздействием или некими внутренними причинами, а положительная — усиливает отклонение от равновесного состояния по сравнению с его величиной в системе без такой обратной связи.

Примеры. Положительная обратная связь. На входе — вклад в банке, на выходе-сумма денег на счету. Если положить в банк 1000 руб. под 10 % годовых, то через год на счету будет 1100 руб., через 2 года — 1210 руб. и т. д. Если взять в кредит в банке 1000 руб. под 10 % годовых, то через год на счету будет 1100 руб. долга, через 2 года — 1210 руб. и т. д.

Обратная связь является основой саморегуляции, развития системы, приспособления ее к меняющимся условиям существования. Весь наш жизненный опыт состоит из циклов обратной связи.

Примеры положительной обратной связи: раковое заболевание, рост живых клеток, накопление знаний, распространение слухов, уверенность в себе, эпидемия, ядерная реакция, паника, рост коралловых рифов.

Примеры отрицательной обратной связи: воздушный кондиционер, температура тела, процентное содержание сахара в крови, кровяное давление, выздоровление, езда на велосипеде, хищники и жертвы, спрос и предложение на рынке, регулирование ассортимента.

Имеется любопытная разновидность обратной связи — так называемая упреждающая связь (feedforward). В этом случае будущее оказывает влияние на настоящее. Например, если вы ожидаете провал, то, скорее всего, его и получите. И наоборот, если вы настраиваетесь на успех, ваша энергия и оптимизм помогают вам и повышают ваши шансы.

Наши ожидания и тревоги, опасения и надежды способствуют формированию именно того будущего, которое мы себе представляем.

Упреждающая связь создает так называемые самоосуществляющиеся пророчества. Примером является ситуация с ожиданием дефицита. Люди верят в пророчества и поступают в соответствии с ними. Наше будущее строят наши убеждения.

Особенность упреждающей связи состоит в том, что усилия, которые направлены на то, чтобы избежать нежелательных событий, как раз к ним и приводят. В качестве примеров можно привести механизм бессонницы или парадокс-пожелание: «Будьте непринужденны!»

Усиливающая обратная связь возникает, когда первоначальное изменение усиливается последующими. Другими словами, «следствие» изменения усиливает его «причину», которая в свою очередь увеличивает изменение. В результате система начинает с нарастающей скоростью удаляться от первоначального состояния.

Это может привести к усиливающей упреждающей связи, которая возникает тогда, когда сам факт прогноза отталкивает систему от прогнозируемого состояния, и прогноз оказывается самоупраздняемым пророчеством.

Уравновешивающая обратная связь возникает, когда изменения в системе нейтрализуют первоначальное изменение и ослабляют его последствия Другими словами, «следствие» изменения противоположно его «причине». Система приходит к устойчивому состоянию — к достижению своей «цели».

Уравновешивающая упреждающая связь возникает, когда ожидание изменения подталкивает систему к прогнозируемому состоянию, и прогноз оказывается самоосуществляющимся пророчеством.

Экология: биология взаимодействия. 1.07. Регуляция биосистем

Жизнь основана на непрерывном изменении, в котором, тем не менее, сохраняются постоянными большинство важных свойств живых систем. Так, всего за год в теле каждого человека сменяется большинство атомов, а сам человек остается практически таким, как был. На протяжении столетий в лесу сменяются все населяющие его организмы, но важные свойства леса сохраняются постоянными. Какие свойства биосистем обеспечивают такую устойчивость в ходе изменений?

Для ответа на этот вопрос важны кибернетические (относящиеся к науке об управлении) понятия прямой и обратной связи. Прямая связь — это влияние какого-то фактора на изучаемую систему (пример: поворачивая руль, водитель изменяет направление движения автомобиля). Обратная связь — зависимость управляющего воздействия от состояния самой системы (пример: изменение движения автомобиля влияет на повороты руля водителем). Таким образом, обратная связь — это управление системой с учетом ее состояния, зависимость управляющего воздействия от его результатов (рис. 1.7.1, А).

Рис. 1.7.1. Пояснение понятия обратной связи. А. Прямая и обратная связи. Б. Пример обратной связи

Выделяют два типа обратных связей. Положительные обратные связи усиливают отклонение управляемой величины от исходного состояния, а отрицательные обратные связи возвращают систему в прежнее состояние. Иначе можно сказать, что положительные обратные связи — это взаимная стимуляция двух процессов, а обратные — подавление отклонений управляемого процесса.

Рассмотрим простейший пример: над жарко горящим костром кипит котелок с водой. Если огонь горит слишком сильно, часть воды выплескивается, частично заливает костер и уменьшает интенсивность горения. Когда огонь затухает, выплескивание прекращается, и огонь постепенно разгорается вновь. В данном примере отклонение управляемой величины (интенсивности горения) вызывает такое изменение действия управляющего фактора (выплескивания), которое оказывает на управляемую величину воздействие, противоположное (отрицательное по знаку) начальному отклонению. Значит, в данном случае мы имеем дело с отрицательной обратной связью.

А в каком случае в подобном примере обратная связь окажется положительной? Если в котелке вместо воды будет керосин! При этом чем ярче будет гореть костер, тем сильнее будет выплескиваться керосин, что будет еще более усиливать горение костра.

Существенно, что в примере с котелком положительные обратные связи быстро выведут систему из ее исходного состояния (котелок с керосином опустеет), а отрицательные (если в котелке — вода) приведут к сохранению ее свойств относительно постоянными. Отрицательные обратные связи стабилизируют систему, а положительные — переводят ее в иное состояние (т.е. разрушают прежнюю структуру взаимосвязей). Наличие альтернативных режимов функционирования биосистем определяется комбинациями двух типов обратных связей: отрицательные стабилизируют каждый режим, а положительные обеспечивают переключение между такими режимами.

Например, изменения в ходе онтогенеза управляются положительными обратными связями. Так происходит, к примеру, развитие влюбленности (переключение с одной поведенческой программы на другую): стимул вызывает интерес, интерес усиливает действие стимула. Интерес вызывает определенные действия, которые также приводят к возрастанию стимула и росту интереса и т.д. Процесс ухаживания и сближения достигает кульминации, после чего система переходит в иное состояние…

Обычно отрицательные обратные связи могут действовать в определенном диапазоне регуляции. При выходе за пределы этого диапазона вступают в действие разрушающие систему положительные обратные связи. Возвращаясь к примеру с котелком на костре, можно убедиться, что и резкое возрастание силы пламени, и потухание костра выведет систему за пределы «коридора» в котором ее состояние регулируется отрицательными обратными связями. Приведем более актуальный пример: увеличение концентрации углекислого газа в атмосфере активизирует снижающие его реакции (усиливает фотосинтез, увеличивает связывание в виде карбоната кальция в Мировом океане). При выходе концентрации углекислого газа за определенные границы (например, при его чрезмерном повышении) включаются механизмы, переводящие систему в другое состояние. Рост температуры из-за парникового эффекта вызывает уменьшение фотосинтезирующей зеленой массы, ускорение высвобождения углекислоты из почвы и т.д., что может привести к дальнейшему повышению концентрации СО₂ (и переходу системы в другое состояние с другими стабилизирующими его отрицательными обратными связями).

Биологические системы можно рассматривать как кибернетические, характеризующиеся упорядоченными внутренними взаимодействиями. В организмах управляющая система внутренняя и специализированная, в технических устройствах с отрицательной обратной связью (сервомеханизмах) — внешняя и специализированная, в экосистемах — внутренняя и неспециализированная (рис. 1.7.2). Типичной особенностью всех кибернетических систем является то, что низкоэнергетические процессы в них управляют высокоэнергетическими (движение руки на рубильнике останавливает завод). На организменном уровне существенные перестройки обмена веществ могут вызвать всего несколько молекул гормонов. В экосистемах наибольшее регулирующее воздействие на сообщество могут оказывать вершинные хищники, которые ответственны лишь за небольшую долю проходящего в экосистеме обмена веществ. Перепончатокрылые паразитоиды (см. пункт 4.06) трансформируют небольшую долю потока энергии, протекающего через биоценоз, но эффективно регулируют его чистую продукцию через растительноядных насекомых.

Рис. 1.7.2. Особенности отрицательных обратных связей в техническом устройстве (А.) и экосистеме (Б.)

Регуляция на различных уровнях биосистем часто осуществляется благодаря отрицательным обратным связям, что придает многим биосистемам сходные свойства. Приведем несколько примеров регуляции по принципу отрицательных обратных связей на разных уровнях биосистем.

Таблица 1.7.1. Примеры регуляции по принципу отрицательной обратной связи для разных уровней организации биосистем

Уровень

Пример регуляции по принципу отрицательной обратной связи

Процесс

Обратная связь в системе это зависимость

4. Обратная связь и её влияние на параметры усилителя.

4. Обратная связь и её влияние на параметры усилителя.

4.1. Основные понятия и виды обратной связи в усилителях.

Обратной связью называют связь между электрическими цепями, при которой часть энергии выходного сигнала передаётся на вход, т.е. из цепи с более высоком уровнем сигнала в цепи с более низким его уровнем. Обратная связь значительно влияет на свойства и характеристики усилителя, поэтому её часто вводят в усилитель (схему устройства) для изменения его свойств в нужном направление. Такая обратная связь называется внешней . Обратная связь может возникнуть и самопроизвольно, например, из-за физических особенностей усилительного элемента. Такая обратная связь называется внутренней обратной связью . Обратная связь возникающая из-за паразитных связей (емкостных, индуктивных и др.) называется паразитной .

Цепь обратной связи вместе с частью схемы усилителя, к которой она подключена, образует замкнутый контур, называемый петлёй обратной связи, рис. 4.1.

Рис. 4.1. Обратная связь в усилителе К – коэффициент усиления усилителя Β – коэффициент передачи цепи обратной связи.

При проектировании и конструировании радиоэлектронных схем принимают меры для ослабления или ликвидации внутренних и паразитных обратных связей. Если в усилителе имеется одна петля обратной связи, то связь называют однопетлёвой, если петель обратной связи несколько, связь называют многопетлёвой, рис. 4.2а и 4.2б.

Рис. 4.2. – Виды обратной связи

б) Двухпетлёвая с независимыми петлями.

Отметим, если в петле обратной связи, охватывающей весь усилитель, имеются петли обратной связи, охватывающие отдельные каскады или части усилителя, их называют местными петлями обратной связи.

Существуют различные способы снятия энергии с выхода схемы и подачи её на вход схемы рис. 4.3 и 4.4. Если энергию сигнала снимают с выхода схемы параллельно нагрузке, рис. 4.3а, связь называется обратной связью по напряжению (или параллельной по выходу), т.к. при этом напряжение обратной связи прямо пропорционально выходному напряжению усилителя U ВЫХ .

Рис. 4.3. – Способы снятия сигнала обратной связи:

а) обратной связи по напряжению (параллельная обратная связь);

б) обратной связи по току (последовательная обратная связь);

в) смешанная (комбинированная) обратная связь

Если же сигнал обратной связи снимают с выхода последовательно с нагрузкой, рис.4.3б, связь называют обратной связью по току (или последовательной по выходу). В этом случае напряжение обратной связи прямо пропорционально току I ВЫХ . В групповых усилителях многоканальных телекоммуникационных систем используется комбинация отмеченных выше способов, рис. 4.3а и 4.3б. Эта схема носит название комбинированной обратной связи по выходу, рис. 4.3в. Напряжение обратной связи в схеме 4.3в пропорционально двум составляющим: выходному напряжению U СВ.Н и выходному току U СВ.Т . Из рис. 4.3в легко видеть, что она представляет из себя мостовую схему.

По способу введения сигнала обратной связи во входную цепь усилителя различают:

• последовательную обратную связь, рис. 4.4а
• параллельную обратную связь, рис. 4.4б
• комбинированную обратную связь, рис. 4.4в

Рис. 4.4 – Способы введения сигнала обратной связи

а) последовательная по входу обратная связь

б) параллельная по входу обратная связь

в) мостовая (комбинированная) по входу обратная связь

Из рис. 4.4в видно, что эта мостовая схема. Более подробные сведения можно найти в учебнике [1].

4.2. Влияние обратной связи на коэффициент усиления по напряжению.

Для оценки влияния обратной связи на коэффициент усиления по напряжению, рассмотрим последовательный способ введения сигнала во входную цепь, рис. 4.5:

Рис. 4.5. Влияние обратной связи на коэффициент усиления

Предположим, что входное сопротивление усиливается Z ВХ = ∞ (бесконечно велико). Как видно из рис. 4.5:

U ВХ.ИСТ – U ВХ.ОС + U СВ = 0; (4.1)

Здесь U ВХ.ОС – результирующий сигнал на входе усилителя. Из уравнения (4.1) следует:

U ВХ.ОС = U ВХ.ИСТ + U СВ ;

Выходное напряжение усилителя равно:

U ВЫХ.ОС = К · U ВХ.ОС ; (4.2)

Как видно из уравнения (4.2) К не изменяется; но по отношению к сигналу источника U ВХ.ИСТ , коэффициент усиления становится другим:

U ВЫХ.ОС = К ОС · U ВХ.ИСТ ; (4.3)

Левые части уравнений (4.2) и (4.3) равны, значит равны и правые. Тогда можно записать:

т.е. коэффициент усиления при введении обратной связи изменяется пропорционально изменению входного сигнала. Величину F называют возвратной разностью .

U ВХ.ИСТ = U ВХ.ОС – U СВ ;

И с учетом (4.4), получим после подстановки:

Комплексную величину Т называют возвратным отношением:

Таким образом, петлевой коэффициент усиления Т равен произведению коэффициентов передачи петли обратной связи.

Модуль величины | Т | показывает изменение сигнала при прохождении через цепь обратной связи. Если | F | > 1, то обратную связи называют отрицательной (ООС); если же | F | < 1, то положительной (ПОС).

При ООС коэффициент усиления усилителя с обратной связью уменьшается :

а при ПОС – возрастает :

В групповых усилителях МЭС применяют комбинированную глубокую ООС (F>>1); тогда из уравнения (4.6) следует:

т.е. свойства усилителя с ООС определяются в основном цепью четырёхполюсника обратной связи. Это обстоятельство находит широкое применение на практике.

4.3. Влияние отрицательной обратной связи на нестабильность усиления.

При работе усилителя его коэффициент усиления может изменяться вследствие изменения параметров усилительных элементов и деталей схемы. Кроме того, значительное влияние на коэффициенты усиления оказывают: старение усилительных элементов, деталей схемы, изменение температуры, влажности и др. Эти причины называются дестабилизирующими факторами.

Количественно изменение коэффициента усиления под влиянием дестабилизирующих факторов оценивают величину без обратной связи:

где dK –дифференциал коэффициента усиления усилителя. Нестабильность усиления усилителя с обратной связью dq СВ определяется:

Подставляя в (4.10) выражение для К ОС и продифференцировав – получаем для ООС:

Следовательно, ООС стабилизирует коэффициент усиления усилителя, уменьшая его нестабильность. При глубокой ООС (F>>1)

4.4. Влияние ООС на нелинейные искажения и помехи.

В усилительных устройствах всегда возникают нелинейные искажения; кроме того, имеются помехи. Введение ООС уменьшает нелинейные искажения и помехи в глубину ООС раз [1]:

Следовательно, ООС уменьшает, а ПОС увеличивает помехи и искажения, возникающие в части усилителя, охваченный обратной связью.

В современных групповых усилителях требуется высокое затухание нелинейности (до 80 ÷ 90 дБ и выше). Достижение столь высоких значений невозможно без применения глубокой ООС.

4.5. Влияние ООС на выходное и входное сопротивления усилителя.

Обратная связь изменяет выходное и входное сопротивления цепи, к которой оно подключен. Рассмотрим общий случай, т.е. комбинированного подключения четырёхполюсника обратной связи вначале к выходной цепи усилителя, а затем – входной цепи.

Выходное сопротивление усилителя без обратной связи равно:

где U ВЫХ.ХХ – напряжение холостого хода, а I ВЫХ.КЗ – ток короткого замыкания.

Выходное сопротивление усилителя с обратной связью равно:

здесь F ВЫХ.КЗ глубина ООС на выходе усилителя в режиме короткого замыкания; F ВЫХ.ХХ – глубина ООС на выходе усилителя в режиме холостого хода.

Формула (4.11) называется формулой Блекмана для выходной цепи. Из неё следуют частные случаи:

1) В схеме отсутствует ООС по напряжению; тогда F ВЫХ.ХХ = 1, а Z ВЫХ.ОС равно:

Z ВЫХ.ОС = Z ВЫХ. · F ВЫХ.КЗ ;

Т.е при последовательном подключение четырёхполюсника обратной связи к выходу усилителя, его выходное сопротивление возрастает.

2) В схеме отсутствует ООС по току; тогда F ВЫХ.КЗ = 1, а Z ВЫХ.ОС равно: Z ВЫХ.ОС = ;

Т.е при параллельном подключение четырёхполюсника обратной связи к выходу усилителя, его выходное сопротивление уменьшается.

Подбирая F ВЫХ.ХХ и F ВЫХ.КЗ можно всегда согласовать Z ВЫХ. с нагрузкой. Это обстоятельство широко используется на практике.

Аналогично определяется входное сопротивление усилителя:

Формула (4.12) называется формулой Блекмана для входной цепи. Аналогично, последовательное подключении цепи обратной связи ко входу усилителя увеличивает сопротивление:

Z ВХ.ОС = Z ВХ. · F ВХ.КЗ ;

А при параллельном – уменьшает: ;

Регулировка глубины обратной связи в схемах групповых усилителей осуществляется элементами групповой схемы. Обычно для этих целей используется несимметричная дифференциальная схема [1].

4.6. Влияние ООС на амплитудно-частотную характеристику усилителя.

Обратная связь, изменяя коэффициент усиления усилителя, изменяет его частотную, фазовую и переходную характеристики. Применительно к ООС, которая обычно используется в усилителе, различают частотно-независимую и частотно-зависимую обратные связи.

В случае частотно-независимой ООС можно получить коэффициент частотных искажений в виде [1]:

где М – коэффициент частотных искажений усилителя без обратной связи. При этом полоса частот усилителя расширяется, а коэффициент усиления усилителя, как было отмечено выше, уменьшается в глубину ООС раз.

В другом случае, частотно-зависимой ООС, можно получить желаемую АЧХ (ФЧХ и переходную характеристику), если применить глубокую ООС и зависимость β(f). Это свойство широко используется в групповых усилителях, в конструировании усилителей и устройств с заданными параметрами. Например, в линейных усилителях систем передачи с частотным разделением каналов (ЧРК), требуется АЧХ подъёмом в области ВЧ, рис. 4.6:

Рис. 4.6. Влияние частотно-зависимой ООС на коэффициент усиления усилителя

Такую характеристику можно реализовать, если напряжение обратной связи будет уменьшаться с ростом частоты.

4.7. Устойчивость усилителей с обратной связью.

Усилители с ООС при определённых условиях могут самовозбуждаться, т.е. генерировать электрические колебания. Это свидетельствует о том, что усилитель прекращает свои функции по усилению электрических колебаний. При этом ООС превращается в ПОС. это происходит обычно за пределами рабочего диапазона частот из-за фазовых сдвигов в усилителе и в цепи обратной связи. Фаза как аргумент вектора петлевого коэффициента передачи Т изменяется:

Т = – β·К ·е j∆ φ βК ;

где величина ∆ φ βК определяется как сумма фазовых сдвигов в усилителе и в четырёхполюснике обратной связи:

∆ φ βК = ∆ φ К + ∆ φ β ; (4.13)

Уравнение (4.13) определяет дополнительный фазовый сдвиг к 180º между векторными источниками сигнала U ВХ.ИСТ и U ВХ.СВ ., т.е. (180º + ∆ φ βК ). Причиной изменения фазы являются реактивные элементы схемы, а на высоких частотах дополнительно инерционность работы усилительных элементов.

При ООС и ПОС величина Т является действительной:

F ООС = 1 + Т ООС > 1;

F ПОС = 1 – Т ПОС < 1;

и коэффициент усиления с обратной связью будет иметь бесконечно большое значение:

Практически усилитель возбуждается на низких и высоких частотах при:

Т ПОС ≥ 1 и φ βК = 180º + ∆ φ βК

Для оценки устойчивости усилителя с обратной связью используются различные критерии. Наиболее приемлемым оказался критерий Найквиста, который заключается в следующем: “Если точка с координатами (–1;0) лежит внутри годографа вектора β К для диапазона частот от 0 до ∞, то система неустойчива, рис. 4.7а; если же точка (–1;0) лежит вне указанного годографа, система устойчива, рис. 4.7б”

Рис. 4.7. Диаграммы Найквиста для неустойчивого а) и устойчивого усилителей б) с обратной связью.

Для повышения устойчивости усилителей разработаны методы, суть которых сводится к следующему.

1. В усилителе с обратной связью следует охватить как можно меньше число каскадов, т.к. это уменьшает сдвиг фаз петли обратной связи
2. Применять в охваченных обратной связью каскадах схемы межкаскадовой связи, дающие малые фазовые сдвиги.
3. При проектировании усилителей задаются допустимой степенью приближения годографа Т к критической точке; эта степень получала название запаса устойчивости усилителя . Различают запас устойчивости по модулю “X

X = – 20lg | T X | при arg T X = π ;

и запас устойчивости по фазе “Y”;

π Y = π – arg T при | T X | = 1

Для групповых усилителей, имеющих глубокую ООС принимают запасы устойчивости: по модулю 3n дБ, а по фазе 0,175 рад (10n град.), где n – число усилительных каскадов.