2011-12-19

1

10. Sprzężenie zwrotne

Wojciech Wawrzyński – Wykład z przedmiotu Podstawy Elektroniki - wykład 10

1

Wojciech Wawrzyński – Wykład z przedmiotu Podstawy Elektroniki - wykład 10

2

Sprzężenie zwrotne (feedback) jest to podanie części sygnału

wyjściowego z układu na jego wejście

k – transmitancja wzmacniacza

β - transmitancja sprzężenia zwrotnego

- sygnał zwrotny

- sygnał wejściowy

- sygnał sterujący

 

X

X

f

2

k

X

X

2

in



k

X

X

X

X

X

f

2

1

2

in

f







































X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

k

k

in

f

in

in

f

in

2

2

2

2

1

1

1









k

1

k

k

f

Sygnały te są sumowane algebraicznie
i ta kombinacja służy do sterowania układu.

X

in

= X

1

+ X

f

X

f

X

in

X

1

1 - kβ

- współczynnik sprzężenia zwrotnego

transmitancja całego

układu ze sprzężeniem

zwrotnym

Wojciech Wawrzyński – Wykład z przedmiotu Podstawy Elektroniki - wykład 10

3

.







k

1

k

k

f

1 - kβ

- współczynnik sprzężenia zwrotnego

Sprzężenie ujemne - gdy wzmocnienie układu maleje po zastosowaniu sprzężenia, tj. gdy

k

k

f



Wtedy

1

1





k



1

1





k



Wtedy

Sprzężenie dodatnie - gdy wzmocnienie układu rośnie po zastosowaniu sprzężenia, tj. gdy

k

k

f



Warunek generacji drgań - gdy

1

0





k



2011-12-19

2

Wojciech Wawrzyński – Wykład z przedmiotu Podstawy Elektroniki - wykład 10

4

Ze względu na sposób połączenia bloków (czwórników) k i β na wejściu i wyjściu układu,
rozróżnia się cztery układy sprzężenia zwrotnego:
a) sprzężenie napięciowe - równoległe
b) sprzężenie napięciowe - szeregowe
c) sprzężenie prądowe - szeregowe
d) sprzężenie prądowe - równoległe

Wojciech Wawrzyński – Wykład z przedmiotu Podstawy Elektroniki - wykład 10

5

Wpływ ujemnego sprzężenia zwrotnego na właściwości wzmacniaczy

1) Uniezależnienie wzmocnienia wzmacniacza ze sprzężeniem zwrotnym od

wzmocnienia samego bloku wzmacniacza

k

k

k

k

gdy k

f





  



 



1

1

1

1

1

1

1











2) Zmniejszenie wrażliwości (sensitivity) wzmocnienia

S

k

k

k

k

k

k

k

f

f

f





























k

k

k

k

k

)

f

f

2

1

1

1

1

(

Wojciech Wawrzyński – Wykład z przedmiotu Podstawy Elektroniki - wykład 10

6

Wpływ ujemnego sprzężenia zwrotnego na właściwości wzmacniaczy c.d.

3) Redukcja zniekształceń nieliniowych polepszająca liniowość wzmacniaczy

h

U

U

U

U

n









2

2

3

2

2

1

........

wskaźnikiem wielkości zniekształceń - współczynnik zawartości harmonicznych
indeks 1 – wartość skuteczna składowej podstawowej sygnału,
indeksy wyższe - składowe harmoniczne

h

h

k

f





1



Na skutek działania ujemnego sprzężenia zwrotnego współczynnik zawartości harmonicznych
w sygnale wyjściowym zmniejsza się zgodnie z:

2011-12-19

3

Wojciech Wawrzyński – Wykład z przedmiotu Podstawy Elektroniki - wykład 10

7

Wpływ ujemnego sprzężenia zwrotnego na właściwości wzmacniaczy c.d.

4) Ujemne sprzężenie zwrotne wpływa na impedancję wejściową, wyjściową oraz

wzmocnienie. Można te parametry kształtować stosując odpowiedni układ.

T Y P S P R Z Ę Ż E N I A

PARAMETR

napięciowe-

szeregowe

napięciowe-

równoległe

prądowe-

szeregowe

prądowe-

równoległe

wzmocnienie

napięciowe

maleje

bez zmian

maleje

bez zmian

wzmocnienie

prądowe

bez zmian

maleje

bez zmian

maleje

impedancja

wejściowa

wzrasta

maleje

wzrasta

maleje

impedancja

wyjściowa

maleje

maleje

wzrasta

wzrasta

Wojciech Wawrzyński – Wykład z przedmiotu Podstawy Elektroniki - wykład 10

8

5) Ujemne sprzężenie zwrotne wpływa na kształtowanie charakterystyk częstotliwościowych

wzmacniaczy – poszerza pasmo

Wpływ ujemnego sprzężenia zwrotnego na właściwości wzmacniaczy c.d.

Ilustracja zachowania pola wzmocnienia wzmacniacza:
a) wzmacniacz bez sprzężenia zwrotnego,
b) wzmacniacz ze sprzężeniem zwrotnym ujemnym

f

f

k

gf

g





(

)

1

0 0



f

df





f

k

d

(

)

1

0 0



pole wzmocnienia GB (gain-bandwith product) pozostaje wartością stałą

GB = k

0

(

)

(

)

f

f

k

f

f

const

g

d

f

gf

df









0

f = f

g

 f

d

Wojciech Wawrzyński – Wykład z przedmiotu Podstawy Elektroniki - wykład 10

9

Wpływ dodatniego sprzężenia zwrotnego na właściwości wzmacniaczy

W układach analogowych stosowane rzadko.
Przede wszystkim w generatorach dla podtrzymania wytwarzanych przebiegów
harmonicznych.
W ograniczonym zakresie w układach wzmacniaczy, głównie w celu uzyskania dużej
impedancji wyjściowej.

W układach impulsowych wykorzystywane są właściwości forsujące dodatnich sprzężeń
zwrotnych. Oznacza to, że stany elementów tych układów muszą maksymalnie szybko
zmieniać się z jednego stanu krańcowego do drugiego. Pokonywany jest w
międzyczasie stan przejściowy, w którym obecność układu z punktu widzenia
zastosowania jest niepożądana, ale konieczna z powodów czysto fizycznych.