ЦЕПИ С ОБРАТНОЙ СВЯЗЬЮ


The Presentation inside:

Slide 0

ЦЕПИ С ОБРАТНОЙ СВЯЗЬЮ Презентация лекции по курсу «Общая теория связи» © Д.т.н., проф. Васюков В.Н., [email protected] Новосибирский государственный технический университет, Новосибирск, пр. К. Маркса, 20 Факультет Радиотехники и электроники Кафедра теоретических основ радиотехники


Slide 1

2 Обратная связь 2 сигнал прямого канала воздействует на вход цепи ОС ? внешняя и внутренняя. Паразитная ОС ? нежелательная. ОС частотнозависимая


Slide 2

3 Виды обратной связи отрицательная ОС положительная ОС обратная связь может быть положительной для одних частотных составляющих и отрицательной для других ПОС ? для увеличения коэффициента усиления усилителей и самовозбуждения генераторов колебаний ООС ? для расширения полосы пропускания усилителя, повышения равномерности АЧХ ЧЗОС ? для реализации гребенчатых фильтров


Slide 3

4 Положительная обратная связь КЧХ усилителя ? обобщённая расстройка где ? характеристическое сопротивление ? постоянная времени


Slide 4

5 Введем положительную ОС (соответствующим подключением катушки связи) Если Коэффициент усиления и постоянная времени увеличиваются в раз.


Slide 5

6 регенеративный усилитель


Slide 6

7 Отрицательная обратная связь тогда ООС ослабляет влияние прямого канала и его нестабильных параметров При Полный дифференциал При глубокой ООС


Slide 7

8 Пример применения ООС усилитель мощности с коэффициентом усиления 10 и относительной нестабильностью Необходимо обеспечить относительную нестабильность в сто раз меньше. Для этого следует включить каскадно с усилителем мощности предварительный усилитель с коэффициентом усиления 100 и охватить оба усилителя отрицательной ОС с коэффициентом Тогда общий коэффициент усиления относительная нестабильность 10 100 0.099


Slide 8

9 Пример применения ООС КЧХ: Коэффициент ООС


Slide 9

10 введение отрицательной ОС приводит к уменьшению коэффициента усиления на нулевой частоте, но при этом во столько же раз расширяется полоса пропускания, т.к. увеличивается граничная частота, которая теперь равна


Slide 10

11 Пример применения ЧЗОС (гребенчатый фильтр) 1


Slide 11

12 Для устойчивости ЛИС-цепи необходимо и достаточно, чтобы полюсы передаточной функции находились слева от мнимой оси p - плоскости (для пассивных цепей это выполняется всегда) Устойчивость цепей с обратной связью цепь называется устойчивой, если малые изменения входного сигнала приводят к малым изменениям выходного сигнала Для линейных цепей это означает, что ограниченному воздействию соответствует ограниченный отклик (ОВОВ-устойчивость) Это общее решение диф. уравнения, описывающего ЛИС-цепь. корни характеристического уравнения (полюсы передаточной функции)


Slide 12

13 полюсы – это такие значения переменной p, при которых передаточная функция обращается в бесконечность полюсы цепи с ОС не совпадают с полюсами прямого канала введение ОС может сместить полюсы в правую полуплоскость и нарушить устойчивость цепи (привести к самовозбуждению)!!! Если выражения для передаточных функций известны и являются рациональными, то для выяснения вопроса об устойчивости цепи с ОС можно воспользоваться критериями устойчивости: 1. алгебраический критерий Рауса – Гурвица и 2. графоаналитический критерий Михайлова на практике иногда приходится исследовать устойчивость цепей на основе их характеристик, полученных экспериментально и представленных в виде таблиц или графиков


Slide 13

14 3. Графоаналитический критерий Найквиста достаточно знать передаточные функции (или КЧХ) прямого и обратного каналов, представленных в любом виде (предполагается внешняя ОС) Строится годограф Найквиста, т.е. графическое изображение на комплексной плоскости КЧХ разомкнутой цепи (прямого и обратного каналов, соединенных каскадно (частота рассматривается как параметр) Критерий Найквиста: цепь является устойчивой, если построенный годограф не охватывает точку (1+j0) 1 0


Slide 14

15 Физический смысл критерия Найквиста: если при прохождении по разомкнутой цепи гармоническое колебание какой-нибудь частоты приобретает фазовый сдвиг, кратный 2?, и его амплитуда не уменьшается, то такой сигнал в замкнутой цепи будет поддерживать сам себя (а если АЧХ разомкнутой цепи больше единицы, то в замкнутой цепи произойдет самовозбуждение, то есть возникновение колебаний и их неограниченный рост). Роль начального слабого колебания, с которого начинается процесс самовозбуждения, в таких случаях играет тепловой шум, который имеет широкий спектр и содержит, таким образом, гармоники практически всех частот ? баланс фаз ? баланс амплитуд (в автогенераторах создаются преднамеренно)


Slide 15

16 Пример: Анализ устойчивости резистивного усилителя Введем 100%-ную обратную связь, соединив коллектор транзистора с базой, при этом и для построения годографа Найквиста нужно знать только КЧХ усилителя: Очевидно, годограф ни при каких условиях не может охватить точку (1,j0), поэтому однокаскадный резистивный усилитель абсолютно устойчив


Slide 16

17 При такой усилитель превращается в генератор незатухающих колебаний (автогенератор) Пример. Анализ устойчивости двухкаскадного резистивного усилителя Два одинаковых усилителя соединим каскадно и охватим 100%-ной обратной связью, соединив коллектор второго транзистора с базой первого. КЧХ разомкнутой цепи тогда Очевидно, усилитель устойчив в том и только в том случае, если (каждый из каскадов инвертирует сигнал, значит, обратная связь является положительной).


Slide 17

18 Автогенераторы колебаний Назначение автогенератора состоит в преобразовании мощности источника питания в мощность незатухающих периодических колебаний Различают автогенераторы гармонических и негармонических (прямоугольных, пилообразных и т.д.) колебаний. Необходимыми элементами автогенератора являются: активный элемент АЭ (транзистор, туннельный диод, электронная лампа и т.п.), колебательная система КС (контур, резонатор и т.п.) и положительная обратная связь (внутренняя или внешняя).


Slide 18

19 Условия самовозбуждения автогенератора гармонических колебаний ток в цепи истока – стока ток в контуре напряжение на катушке напряжение на конденсаторе напряжение на резисторе В одиночном контуре коэффициент взаимоиндукции но


Slide 19

20 Поскольку можно записать Обозначим общее решение данного уравнения имеет вид Константы и определяются начальными условиями Условие самовозбуждения ? возрастание амплитуды (вносимое отрицательное сопротивление за счет ПОС )


Slide 20

21 При выполнении этого условия слабые колебания будут со временем возрастать, и их амплитуда (в линейной цепи) стремится к бесконечности. В реальных цепях роль крутизны играет средняя крутизна по 1-й гармонике убывающая с ростом амплитуды колебаний. Тогда начиная с некоторой амплитуды условие перестает выполняться и устанавливается равновесие Генератор можно рассматривать как резонансный усилитель с колебательной характеристикой


Slide 21

22 поддержание постоянной амплитуды колебаний в стационарном режиме можно рассматривать как проявление отрицательной обратной связи. Мягкий режим самовозбуждения Жесткий режим самовозбуждения


×

HTML:





Ссылка: