Sprzężenie zwrotne

1. Sprzężenie zwrotne Patryk Sobczyk

2. Spis Treści Przejdź Przejdź Przejdź Definicja sprzężenia zwrotnego Schemat ogólny sprzężenia Mechanizm działania sprzężenia Objaśnienie schematu Rodzaje sprzężeń zwrotnych Wzory dla sprzężenia zwrotnego Sprzężenie zwrotne dodatnie Sprzężenie zwrotne ujemne Dlaczego stosuje się sprzężenie zwrotne Klasyfikacja ujemnego sprzężenia zwrotnego Sprzężenie napięciowo-szeregowe Schemat blokowy sprzężenia napięciowo-szeregowego Sprzężenie napięciowo-równoległe Schemat blokowy sprzężenia napięciowo-równoległego Sprzężenie prądowo-równoległe Schemat blokowy sprzężenia prądowo-równoległego Sprzężenie prądowo-szeregowe Schemat blokowy sprzężenia prądowo-szeregowego Przejdź Przejdź Przejdź Przejdź Przejdź Przejdź Przejdź Przejdź Przejdź Przejdź Przejdź Przejdź Przejdź Przejdź Przejdź

3. Definicja sprzężenia zwrotnego • Sprzężenie zwrotne w układach elektronicznych polega na doprowadzeniu części sygnału wyjściowego z powrotem do wejścia. Część sygnału wyjściowego, zwana sygnałem zwrotnym, zostaje skierowana do wejścia układu i zsumowana z sygnałem wejściowym, wskutek czego ulegają zmianie warunki sterowania układu.

4. Schemat ogólny sprzężenia

5. Mechanizm działania sprzężenia

6. Objaśnienie schematu Przy dołączonej pętli sprzężenia zwrotnego całkowite napięcie wejściowe wzmacniacza u(t) składa się z sygnału początkowego x(t) oraz części βy(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 Kcałkowite (lub KUF) stanowi wypadkowe wzmocnienie układu ze sprzężeniem zwrotnym, zwane również wzmocnieniem w zamkniętej pętli.

7. Rodzaje sprzężeń zwrotnych • Są dwa rodzaje sprzężeń 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.

8. Wzory dla sprzężenia zwrotnego

9. 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 część napięcia wyjściowego zostaje doprowadzona na wejście - jest dodatni.

10. Sprzężenie zwrotne dodatnie Dodatnie sprzężenie zwrotne jest podstawą działania generatorów, przy czym warunki generacji można wyrazić następująco: układ działa jak generator, gdy sprzężenie zwrotne jest dodatnie i dostatecznie silne (βK = l), aby podtrzymywać drgania. Jeżeli βK < 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 zniekształceń).

11. 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 część napięcia wyjściowego ma przeciwną fazę niż napięcie wejściowe, a więc odejmuje się od napięcia wejściowego.

12. Sprzężenie zwrotne ujemne W rezultacie na wejściu wzmacniacza występuje mniejsze napięcie niż w przypadku braku ujemnego sprzężenia zwrotnego. Przy mniejszym napięciu wejściowym również napięcie wyjściowe ma mniejszą wartość. 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.

13. Dlaczego stosuje się sprzężenie zwrotne Ujemne sprzężenie zwrotne, szeroko stosowane w układach wzmacniających, wpływa na ogół korzystnie na większość parametrów wzmacniaczy: • poprawia stabilność wzmocnienia (układ jest mniej wrażliwy np. na wahania napięć zasilających i zmianę temperatury); • zmniejszają się szumy i zniekształcenia (tak liniowe, jak i nieliniowe); • zwiększa się górna częstotliwość graniczna (czyli ulega poszerzeniu pasmo); • możliwe jest kształtowanie charakterystyki częstotliwościowej; • możliwa jest modyfikacja impedancji wejściowej i wyjściowej.

14. 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 być 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.

15. 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 RL rośnie, a rezystancja źródła Rg maleje, skuteczność tego sprzężenia zwiększa się. Układ powinien być sterowany napięciowo.

16. Schemat blokowy sprzężenia napięciowo-szeregowego

17. 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 RL i źródła Rg rosną, skuteczność tego sprzężenia zwiększa się. Układ powinien być sterowany prądowo.

18. Schemat blokowy sprzężenia napięciowo-równoległego

19. 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 RL maleje, natomiast rezystancja źródła Rg rośnie, skuteczność tego sprzężenia zwiększa się. Układ powinien być sterowany prądowo.

20. Schemat sprzężenia prądowo-równoległego

21. 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 RL i źródła Rg maleją, skuteczność tego sprzężenia zwiększa się. Układ powinien być sterowany napięciowo.

22. Schemat sprzężenia prądowo-szeregowego

23. Dziękuję za uwagę Źródło: http://home.agh.edu.pl/~maziarz/LabPE/sprzezenie.html