Sprzężenie zwrotne

mk

Pojęcia podstawowe

Wzmacniacz

K

u

=u

we

/u

wy

Pętla sprzężenia



T

1

K

F

K

K

1

K

U

U

K

u

u

u

u

WE

WY

uF















U

WY

U

WE

gdzie: F = różnica zwrotna

T =

wzmocnienie pętlowe

u

we

u

wy

+

|K

uF

|< |K

u

| -

sprzężenie ujemne

|K

uF

|> |K

u

| -

sprzężenie dodatnie

|K

uF

|= |K

u

|

-

bez sprzężenia

Pojęcia podstawowe:

przykłady

K

u

= -100V/V

=0,01

U

we

=1

u

wy

= U

wy

= -50

U

wy

= -0,5

V

V

50

01

,

0

100

1

100

U

U

K

WE

WY

uF













u

we

=0.5

+

Pojęcia podstawowe:

przykłady

K

u

=-1000 V/V

=0,01

u

we

=1/11

Uwy=-1000/11

U

wy

=-

10/11

U

we

=1

V

V

909

,

90

V

V

11

1000

01

,

0

1000

1

1000

U

U

K

WE

WY

uF



















+

Pojęcia podstawowe

K

u

=

=0,01

u

we

=0

Uwy=-100

U

wy

=-1

V

V

100

1

K

1

K

U

U

K

u

K

u

u

WE

WY

uF











 















U

we

=1

+

Właściwości układów

z ujemnym sprzężeniem zwrotnym

1. Zmniejsza wzmocnienie układu: K

uF

<K

u

2. Maleje współczynnik zawartości harmonicznych: h

F

<h

3. Poprawia się stałość punktów pracy - sprzężenie dla DC

4. Zmniejsza wrażliwości

5. Zwiększa się pasmo przenoszenia: f

gF

>f

g

6. Zmienia się impedancja wejściowa i wyjściowa

7. Wpływa na stabilność układu

Zmiana współczynnika zawartości

harmonicznych h







u

F

K

1

h

h

U

WE

U

WY

Nachylenie =K

u

Nachylenie =K

uF

Zakres liniowej pracy

%

100

U

U

U

U

U

U

U

h

2

4

2

3

2

2

2

1

2

4

2

3

2

2























Przykład:

Zmiana współczynnika zawartości

harmonicznych h

Regulacja K

uSK

Przykład:

Zmiana współczynnika zawartości

harmonicznych h

K

uSK

=98V/V

E

G

=1mV

Przykład:

Zmiana współczynnika zawartości

harmonicznych h

K

uSK

=10V/V

E

G

=10mV

Poprawa stałości punktów pracy

Poprawa stałości punktów pracy

I

CQ2

I

CQ1

Punkty pracy dla 26

0

C

Charakterystyka przenoszenia wzmacniacza

jednostopniowego

f

g

f

3dB

|K

u

|, |K

uF

|

f

gF

K

u0

K

u0F

g

0

u

gF

0

u

0

u

F

0

u

f

)

K

1

(

f

,

K

1

K

K



















gF

0

uF

uF

g

0

u

u

f

f

j

1

K

K

f

f

j

1

K

K









K

u



K

uF

Pole wzmocnienia: GB=K

U0

f

g

=K

UF

f

gF

 const.

Charakterystyka przenoszenia wzmacniacza

dwustopniowego

f

g1

f

3dB

|K

u

|

f

g2

K

u0





















































































02

u

01

u

2

g

1

g

0

2

g

1

g

0

0

2

0

02

u

01

u

02

u

01

u

uF

2

g

1

g

0

u

2

g

02

u

1

g

01

u

u

K

K

1

,

Q

,

1

Q

s

s

K

K

1

K

K

K

)

f

f

j

1

(

)

f

f

j

1

(

K

f

f

j

1

K

f

f

j

1

K

K

K

u1

K

u2



K

U01

K

U02









u

u

F

0

u

K

1

K

K

Znormalizowana charakterystyka przenoszenia

wzmacniacza dwustopniowego

Znormalizowana charakterystyka fazowa

wzmacniacza dwustopniowego

Przykład symulacji

dwustopniowego wzmacniacza ze sprzężeniem



K

u

Przykład symulacji dwustopniowego

wzmacniacza ze sprzężeniem:|K

uSK

|

Przykład symulacji dwustopniowego

wzmacniacza ze sprzężeniem: faza K

uSK

Podstawowe struktury blokowe układów

ze sprzężeniem zwrotnym

K



K



K



K



Napięciowe

Prądowe

Równoległe na wejściu

Szeregowe na wejściu

N

R

N

S

P

R

P

S

napięcia

prądy

Impedancja wejściowa i wyjściowa





















































)

K

1

/(

Z

)

K

1

(

Z

Z

)

K

1

/(

Z

)

K

1

(

Z

Z

wy

wy

wyF

we

we

weF

Połączenie szeregowe na WEJŚCIU

Połączenie równoległe na WEJŚCIU

Połączenie szeregowe na WYJŚCIU

Połączenie równoległe na WYJŚCIU

Wpływ sprzężenia zwrotnego na stabilność

1

U

U

K

K

1

K

U

U

K

WE

WY

u

u

u

WE

WY

uF























Pomiar K

u

 przy sprzężeniu N-S

K

U

WY

e

g

=0

U

WE 

U

WY

Wpływ sprzężenia zwrotnego na stabilność

Kryterium BODEGO

f

|K

u

|

-180

0

1

-360

0

Margines fazy

Margines

amplitudy

faza

Układ stabilny

Wpływ sprzężenia zwrotnego na stabilność

Kryterium BODEGO

f

|K

u

|

-180

0

1

-360

0

faza

Układ niestabilny

Wymiary transmitancji K i 

























V

V

U

U

V

V

U

U

K

WY

WE

WY

























V

A

U

I

A

V

I

U

K

WY

WE

WY

























A

V

I

U

V

A

U

I

K

WY

WE

WY

























A

A

I

I

A

A

I

I

K

WY

WE

WY

K



PS

K



PR

K



NS

K



NR

Modele idealnych pętli sprzężenia zwrotnego

























V

V

U

U

V

V

U

U

K

WY

WE

WY

























V

A

U

I

A

V

I

U

K

WY

WE

WY

























A

V

I

U

V

A

U

I

K

WY

WE

WY

























A

A

I

I

A

A

I

I

K

WY

WE

WY

K

I

WY

PS

K

I

WY

PR

K

U

WY

NS

K

U

WY

NR

Wpływ impedancji generatora na działanie

pętli ujemnego sprzężenia zwrotnego

K

U

WY

Sprzężenia szeregowe

K

U

WY

Sprzężenia równoległe

Najsilniejsze przy R

g

=

Nie działa przy R

g

=0

Najsilniejsze przy przy R

g

=0

Nie działa przy R

g

= 

R

g

R

g

e

g

e

g

Przykłady układów ze sprzężeniem zwrotnym

g

2

g

WY

F

u

R

R

e

U

K







Napięciowe-Równoległe





U

K

R

2

R

g

e

g

K

U

g

2

g

WY

uF

R

R

)

(

e

U

K









)

(

'

R

g

K

L

m

u











Ponieważ:

zatem:

e

g

R

g

R

2

R

C

+Ucc

R

L

’





2

1

R





K

U

U

WY

U

WY

Przykłady układów ze sprzężeniem zwrotnym

Napięciowe-Szeregowe

1

2

WE

WY

uF

R

R

1

U

U

K







R

2

R

C1

+Ucc

R

1

R

C2

U

WY

U

WE

1

2

WE

WY

uF

R

R

1

U

U

K







R

2

R

1

U

WE

K

U

U

WY





2

1

1

R

R

R







)

(

R

||

R

r

||

R

'

R

g

K

2

1

2

weT

1

C

L

2

m

u















u

K

T1

T2

R

L

’R

C2

||R

2

zatem

:

Ponieważ:

+

_

Przykłady układów ze sprzężeniem zwrotnym

Napięciowe-Szeregowe

wtórnik na wzm. operacyjnym i wtórnik emiterowy (źródłowy)

+Ucc

R

E

U

WE

U

WY

U

WE

K

U

U

WY

=1

=1

+

_

Przykłady układów ze sprzężeniem zwrotnym

Prądowe-Szeregowe

eb

E

L

WE

WY

uF

r

R

'

R

U

U

K









R

C

+Ucc

R

E

U

WE

U

WY

R

L

’

E

R





Przykłady układów ze sprzężeniem zwrotnym

Prądowe-Równoległe

E

g

L

2

g

WY

uF

R

R

'

R

R

e

U

K









Dla R

2

>> R

E

:

R

C1

+Ucc

R

2

R

E

U

WY

e

g

R

C2

R

g

R

L

’



2

E

E

R

R

R







Kształtowanie charakterystyk

częstotliwościowych



















1

K

1

K

U

U

K

|

K

|

u

u

WE

WY

uF

U

)

s

(

1

)

s

(

K

uF





zatem:

Kształtowanie charakterystyk

częstotliwościowych

(N-S)

R

1

R

3

U

WE

K

U

U

WY

R

2

C



WY

U

U

)

s

(







U



100

C

)

R

R

||

R

(

2

1

f

,

C

)

R

R

(

2

1

f

2

3

1

2

2

1

1

















Kształtowanie charakterystyk

częstotliwościowych

|(f)|

f

0,01

0,1

f

1

f

2

|K

uF

(f)|

f

10

f

1

f

2

3

1

3

R

R

R



2

1

3

3

R

||

R

R

R

