- •11.1.2. Уравнения активного многополюсника
- •11.1.3. Системы уравнений пассивных четырехполюсников при синусоидальном воздействии и схемы их соединений.
- •11.2. Схемы замещения пассивного четырехполюсника
- •11.3. Экспериментальное определение параметров четырехполюсника
- •11.4. Входное сопротивление четырехполюсника при произвольной нагрузке
- •11.5. Характеристические параметры четырехполюсника
- •11.5.1. Характеристические сопротивления четырехполюсника
- •11.5.2. Мера передачи четырехполюсника
- •11.5.3. Оценка передаваемой мощности
- •11.6. Уравнения четырехполюсника, записанные через характеристические параметры
- •11.6.1. Связь характеристических параметров четырехполюсника с параметрами в форме a
- •11.6.2. Цепная схема из четырехполюсников
- •11.7. Мостовые схемы четырехполюсников
- •11.8. Передаточные функции четырехполюсника
- •11.8.1. Общие положения
- •11.8.2. Передаточные функции дифференцирующих и интегрирующих цепей
- •11.8.3 Условие передачи сигналов через четырехполюсник без искажений
- •11.8.4. Передаточные функции мостовых четырехполюсников
- •11.10. Четырехполюсники с обратной связью
- •11.11. Активные четырехполюсники
- •11.11.1. Уравнения и схемы замещения автономных четырехполюсников
- •11.11.2. Уравнения и схемы замещения неавтономных четырехполюсников
- •Контрольные вопросы
11.8.4. Передаточные функции мостовых четырехполюсников
Передаточные функции по напряжению и току для мостовой схемы (рис. 11.29) одинаковы ввиду симметрии схемы и равны
.
|
Рис. 11.29 |
Используя формулы (11.86) для параметров мостового четырехполюсника и учитывая, что в согласованном режиме сопротивление нагрузки
,
преобразуем выражение передаточной функции к виду
|
(11.96) |
Из выражения (11.96) получаем:
;
.
Передаточные функции сопротивления и проводимости определяются по формулам:
;
.
Симметричные мостовые четырехполюсники
используются в связи и автоматике для
фазовой коррекции. В качестве примера
примем в схеме на рис. 11.29, что сопротивлению
соответствует емкость C,
а сопротивлению
– индуктивность L.
Передаточная функция
.
АЧХ равна единице, то есть проходящий сигнал не меняется по амплитуде. ФЧХ меняется от частоты, и фазы гармоник сигнала соответствующим образом корректируются.
11.10. Четырехполюсники с обратной связью
Под обратной связью понимается связь между входом и выходом четырехполюсника через четырехполюсник обратной связи. Обратная связь служит
|
Рис. 11.30 |
для получения необходимых характеристик четырехполюсников, работающих в режимах усиления или ослабления, стабилизации, запоминания сигналов, автоколебаний и т.д.
Показанное на рис. 11.30 последовательно-параллельное соединение двух четырехполюсников представляет собой один из видов систем с обратной связью, в которой напряжение на выходных зажимах воздействует на напряжение на входных зажимах. В системах с обратной связью обычно используются необратимые четырехполюсники, обладающие способностью передавать энергию преимущественно в одном направлении, которое показано на рис. 11.30 стрелками.
Напряжение на входе первого четырехполюсника
слагается из напряжения
на входе цепи и напряжения обратной
связи
,
которое для схемы на рис. 11.30 пропорционально
напряжению
на выходе основного четырехполюсника.
Такой вид обратной связи называется
обратной связью по напряжению. Схемы,
в которых выходное напряжение обратной
связи пропорционально току, называют
схемами с обратной связью по току. В
технике применяются комбинированные
обратные связи: по напряжению и току.
Рассмотрим некоторые общие свойства обратной связи. Выразим передаточную функцию системы с обратной связью. Передаточная функция первого четырехполюсника
|
(11.97) |
Для второго четырехполюсника
|
(11.98) |
Передаточная функция всей системы с учетом (11.97) и (11.98)
|
(11.99) |
Таким образом, передаточная функция всей системы зависит от передаточных функций основного устройства и устройства обратной связи.
Обратная связь может способствовать
усилению или ослаблению проходящего
сигнала. Для рассмотрения этого свойства
примем, что передаточные функции являются
вещественными, не зависящими от частоты.
Это возможно, если в системе отсутствуют
реактивные элементы, а сами четырехполюсники
представляют собой усилители с
коэффициентами усиления
и
.
Если
и
,
а
,
то суммарный коэффициент усиления при
изменении
будет изменяться в пределах
.
Такое устройство называют системой с положительной обратной связью. Оно позволяет усиливать сигнал за счет обратной связи.
Режим работы, когда передаточная функция стремится к бесконечности, а выходное напряжение неограниченно возрастает, является неустойчивым. Его называют режимом самовозбуждения цепи с обратной связью. Такой режим является нежелательным, и возникает задача исследования устойчивости цепей с обратной связью.
В случае, если коэффициент усиления
устройства обратной связи
,
то
и суммарный коэффициент передачи будет
равен
.
При такой передаточной функции выходной сигнал будет ослабляться:
.
В качестве следующего важного свойства обратной связи рассмотрим возможность использования ее для устранения помехи, когда входной сигнал содержит напряжение двух частот:
,
где
– частота полезного сигнала, а
– частота помехи.
Если частотная характеристика основного
устройства имеет полосу пропускания,
охватывающую частоту полезного сигнала
и помехи, то выходной сигнал при отсутствии
обратной связи будет содержать оба
сигнала. Если использовать устройство
обратной связи такое, что в диапазоне
полезного сигнала
,
а в зоне помехи
,
то в зоне полезного сигнала получаем
,
а в диапазоне помехи за счет отрицательной обратной связи
.
Соответственно в зоне полезного сигнала
,
а в зоне помехи
.
Таким образом, отрицательная обратная
связь приводит к уменьшению влияния
помехи.
Отрицательная обратная связь может
использоваться также в качестве
стабилизирующего устройства. Допустим
основное устройство подвержено влиянию
внешних факторов (изменению температуры,
изменению частоты и т.д.), соответственно
выходной сигнал будет зависеть от этих
факторов при отсутствии обратной связи.
Если отрицательная обратная связь
удовлетворяет условию
и не зависит от внешних факторов, то
.
В качестве последнего примера влияния
обратной связи рассмотрим схему, в
которой четырехполюсник с обратной
связью играет роль дополнительной
нагрузки для источника э.д.с.
(см. рис. 11.30). Общее сопротивление по
отношению к источнику э.д.с.
:
.
Из последнего соотношения следует, что
дополнительное сопротивление
зависит от коэффициентов передачи
четырехполюсников и может регулироваться
коэффициентом передачи обратной связи.
Причем, при
дополнительное сопротивление положительно,
а при
– отрицательно. При определенных
параметрах схемы результирующее
сопротивление, присоединенное к
источнику, может быть отрицательным.
В заключение отметим, что приведенные примеры не исчерпывают все возможности использования обратных связей, которые рассматриваются в специальных курсах.
