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正反馈电路和负反馈电路的作用以及判断方式和组成

2017-06-26
类别:行业趋势
eye 528
文章创建人 拍明

自动化技术的核心思想就是反馈,通过反馈建立起输入(原因)和输出(结果)的联系。使控制器可以根据输入与输出的实际情况来决定控制策略,以便达到预定的系统功能。根据反馈在系统中的作用与特点不同可以分正反馈(positivefeedback)和负反馈(passivefeedback)两种。下面通过例子来说明两种反馈在系统中的作用。

负反馈的特点可以从字上得到很好的理解,它主要是通过输入、输出之间的差值作用于控制系统的其他部分。这个差值就反映了我们要求的输出和实际的输出之间的差别。控制器的控制策略是不停减小这个差值,以使差值变小。负反馈形成的系统,控制精度高,系统运行稳定。我们通过介绍自动化原理时用到的例子来说明负反馈的工作过程。当人打算要拿桌子上的水杯时,人首先要看到自己的手与杯子之间的距离,然后确定自己手的移动方向,手始向水杯移动。同时人的眼睛不停观察手与杯子的距离(该距离就是输入与输出的差值),而人脑(控制器)的作用就是不停控制手移动,以消除这个差值。直到手拿到杯子为止,整个过程也就结束了。从上面的例子可以看出,由负反馈形成的偏差是人准确完成拿杯子动作的关键。如果这个差值不能得到的话,整个动作也就没有办法完成了。这就是眼睛失明的人不能拿到杯子的缘故。负反馈一般是由测量元件测得输出值后,送入比较元件与输入值进行比较而得到的。

正反馈在自动控制系统中主要是用来对小的变化进行放大,从而可以使系统在一个稳定的状态下工作。而且正反馈可以与负反馈配合使用,以使系统的性能更优。大家熟悉的核反应就是一个正反馈的例子。铀-235、钚-239这类重原子核在中子轰击下,通常会产生两个中等质子数的核,并放出2-3个中子和200兆电子伏能量(相当于3.2×1011焦耳)。放出的中子有的损耗在非裂变的核反应中或漏失到裂变系统之外,有的则继续引起重核裂变。如果每一个核裂变后能引起下一次核裂变的中子数平均多于1个,裂变系统就会形成自持的链式裂变反应,中子总数将随时间按指数规律增长。这样反应堆中越来越多的核子发生裂变,放出更多的能量,从而达到发电的目的或者用来做其他用途。在反应堆工作之前,要通过几个触发中子来使系统工作起来。一旦反应开始后。系统自己会产生大量的中子来维持反应的进行。利用这种正反馈机制可以形成大规模的核反应。但是正反馈总是起放大最用,这样就会使系统中的作用越来越剧烈,最后会使系统损坏。所以一般正反馈都与负反馈配合使用,有的时候会在正反馈后面加上非线性环节(如限幅环节)。在核反应堆中,就是通过控制反应堆中铅棒(铅棒可以吸收中子)与反应物接触的面积来控制核反应的剧烈程度,否则我们就没有办法控制核电站发电多少了。

简单说,如果反馈量的引入会使输出变化范围增大,是正反馈;如果反馈量的引入会使输出变化范围减小,是负反馈。

1.反馈到前管基极的反馈信号与基极输入信号是相加,反馈到发射极则与基极输入信号相减。

2.信号从基极到集电极(共射放大器)就反相一次,从基极到发射极(共集放大器)则同相。

因此,两级放大器若都是共射接法,则信号经过两次反相后,输出与输入同相,故反馈到基极相加,属于正反馈;反馈到发射极属于负反馈。

两级放大器若是一共射接法,另一共集接法,则输出与输入反相,故反馈到基极相减,属于负反馈;反馈到发射极属于正反馈。利用瞬时电压极性法进行正、负反馈的判断。其具体步骤为:在放大电路的输入端,假设一个输入信号对地的瞬时极性为正(或负),可用“+”(“-”)表示。然后按信号传输方向依次判断相关点的瞬时极性,直至判断出反馈信号到达输入回路的瞬时极性。如果反馈信号的瞬时极性使净输入增加,则为正反馈;反之为负反馈。

瞬时极性:

方法是:信号经过无源器件如电阻、电容时极性不改变;经过三极管时,从基极进去集电极出来时要改变极性;经过集成运算放大器时,从反相输入端进去输出端出来要改变极性。瞬时极性确定正、负反馈:

反馈信号和输入信号加于输入回路同一时,瞬时极性相同的为正反馈,瞬时极性相反的是负反馈。

反馈信号和输入信号加于输入回路不同的两时,瞬时极性相同的为负反馈,瞬时极性相反的是正反馈。

对三极管来说这两是基极和发射极,对运算放大器来说这两是同相输入端和反相输入端。

为了把放大电路的输出信号送回到放大电路的输入端,通常采用外接电阻或电容器等元件组成引导反馈信号的电路,这个电路叫反馈电路,如图1(b)所示。图中,取样环节是表

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1(a)是没有反馈的基本放大电路的框图。

为了把放大电路的输出信号送回到放大电路的输入端,通常采用外接电阻或电容器等元件组成引导反馈信号的电路,这个电路叫反馈电路,如图1(b)所示。图中,取样环节是表示反馈信号从放大电路的输出端取出,取出的方式不同,反映了反馈的类型不同;合成环节是表示反馈信号送回到放大电路的输入端和原来的输入信号进行合成。同样,合成的方式不同,也反映了反馈的类型不同。一般,反馈放大电路的框图如图1(c)所示。图中,o表示输出信号,i表示输入信号,f表示反馈信号,而d则是表示输入信号 i和反馈信号 f合成后的净输入信号(信号量均用复数表示)。箭头表示信号的传输方向。由此可见,反馈放大电路是由基本放大电路与传输反馈信号的反馈电路组成。

正反馈电路和负反馈电路的作用以及判断方式和组成.jpg

 




责任编辑:Davia

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