負反饋

負反饋

反饋又稱回饋,是控制論的基本概念,指將系統的輸出返回到輸入端並以某種方式改變輸入,進而影響系統功能的過程。反饋可分為負反饋和正反饋。前者使輸出起到與輸入相反的作用,使系統輸出與系統目標的誤差減小,系統趨於穩定;後者使輸出起到與輸入相似的作用,使系統偏差不斷增大,使系統振盪,可以放大控制作用。對負反饋的研究是控制論的核心問題。另外有電流負反饋的理論。

基本介紹

  • 中文名:負反饋
  • 又稱:回饋
  • 所屬:控制論
  • 定義:將系統的輸出返回到輸入端
  • 電流負反饋:current negative feedback
  • 分類:正反饋和負反饋
定義,解釋:,類型判定,電壓與電流,串聯和並聯,直流和交流,例子,參考資料,

定義

將一個系統的輸出信號的一部分或全部以一定方式和路徑送回到系統的輸入端作為輸入信號的一部分,這個作用過程叫——反饋。按反饋的信號極性分類,反饋可分為正反饋和負反饋。
若反饋信號與輸入信號極性相同或變化方向同相,則兩種信號混合的結果將使放大器的淨輸入信號大於輸出信號,這種反饋叫正反饋。正反饋主要用於信號產生電路。反之,反饋信號與輸入信號極性相反或變化方向相反(反相),則疊加的結果將使淨輸入信號減弱,這種反饋叫負反饋放大電路和自動控制系統通常採用負反饋技術以穩定系統的工作狀態。
負反饋的取樣一般採用電流取樣或電壓取樣。因為負反饋有其獨特的優點,在實際放大器中得到了廣泛的套用,它改變了放大器的性能。採用負反饋使得放大器的閉環增益趨於穩定,消除了開環增益的影響。電子線路中阻抗匹配是一重要問題,負反饋還影響著放大器輸入和輸出阻抗,電壓混合使輸入阻抗增高,電流混合使輸入阻抗降低; 電流取樣使輸出阻抗增高,電壓取樣使輸出阻抗降低。利用負反饋還可大大減少放大器在穩定狀態下所產生的失真,並可減弱放大器內部各種干擾電平。利用負反饋還可展寬放大器的頻帶,使得放大器的幅頻特性變得比較平坦。因此,負反饋可大大提高放大器的放大質量,改善許多性能指標,而且反饋越深,改善的程度也愈大,但過深的負反饋又可能引起放大器不能正常工作而導致自激,因而一個穩定的負反饋放大器通常不超過三級。

解釋:

1. 振盪器的一部分輸出在使振幅減小的方式下向輸入的返回。
2. 指受控部分發出反饋信息,抑制或減弱了控制部分的活動。
3.負反饋是指反饋信息與控制信息的作用性質相反的反饋
4..若反饋的作用是減弱反射中樞對效應器的影響,稱為負反饋,反饋信息為負。在一個閉環系統中,控制部分活動受受控部分反饋信號(S5)的影響而變化,若S5為負,則為負反饋。其作用是輸出變數受到擾動時系統能及時反應,調整偏差信息(Sc),以使輸出穩定在參考點(Si)。

類型判定

電壓與電流

從放大器的輸 出端看,反饋網路要從放大器的輸出信號中取回反饋信號,通常有兩種取樣方式。按取樣方式的不同,反饋分為電壓反饋和電流反饋
電壓反饋 :反饋信號取自 輸出電壓 或者輸出電壓的一部分
電流反饋 :反饋信號取自 輸出電流 或者輸出電流的一部分
(1) 電壓反饋:對交變信號而言,若基本放大器、反饋網路、負載三者在取樣端是並聯連線,則稱為並聯取樣,又稱電壓反饋。
(2) 電流反饋:對交變信號而言,若基本放大器、反饋網路、負載三者在取樣端是串聯連線,則稱為串聯取樣,又稱電流反饋。
(3) 電流反饋和電壓反饋的判定:在確定有反饋的情況下,則不是電壓反饋,就必定是電流反饋,所以只要判定是否是電壓反饋或者判定是否是電流反饋即可。通常判定電壓反饋較容易。
判定方法一一—輸出短路法。
判定方法二——按電落結構判定。
判斷它是什麼反饋:直接接在輸出端的為電壓反饋,否則反之,直接接在輸入端的為並聯反饋,否則反之。
理想CFB(電流反饋)和VFB(電壓反饋)運放的輸入級的外在表現都是虛短虛斷。
VFB的虛斷是由運放內部結構決定的(輸入阻抗很大),而虛短則是由外部的反饋迴路造成的。
CFB剛好相反,虛短是由運放內部結構決定的(從同相端到反相端是一個電壓跟隨器),而虛斷則是由外部的反饋迴路造成的。
VFB和CFB的幾個性能上的區別:
VFB:低噪聲、好的DC特性(CMRR、PSRR等)、反饋迴路不受限制。
CFB:更快的壓擺率(slew rate)、失真小、反饋迴路受限。電壓負反饋與電流負反饋的判斷
在電壓負反饋電路中,反饋量取自輸出電壓,並與之成比例;在電流負反饋電路中,反饋量取自輸出電流,並與之成比例。
判斷方法:令負反饋放大電路的輸出電壓uO為零,若反饋量也隨之為零,則說明引入了電壓負反饋;若反饋量依然存在,則說明電路中引入了電流負反饋。
串聯反饋與並聯反饋的區別:在於基本放大電路的輸入迴路與反饋網路的連線方式不同。

串聯和並聯

按比較方式劃分,可分為串聯反饋和並聯反饋。
(1) 串聯反饋:對交流信號而言,信號源、基本放大器、反饋網路三者在比較端是串聯連線,則稱為串聯反饋。
(2) 並聯反饋:對交流信號而言,信號源、基本放大器、反饋網路三者在比較端是並聯連線,則稱為並聯反饋。
(3) 串聯反饋和並聯反饋的判定方法:對交變分量而言,若信號源的輸出端和反饋網路的比較端接於同一個放大器件的同一個電極上,則為並聯反饋;否則為串聯反饋。

直流和交流

按反饋信號的頻率分,可以分為直流反饋和交流反饋。
(1) 直流反饋:若反饋環路內,直流分量可以流通,則該反饋環可以產生直流反饋。直流反饋主要作用於靜態工作點。
(2) 交流反饋:若反饋環路內,交流分量可以流通,則該反饋環可以產生交流反饋。交流反饋主要用來改善放大器的性能;交流正反饋主要用來產生振盪。
若反饋環路內,直流分量和交流分量都可以流通,則該反饋環既可以產生直流反饋又可以產生交流反饋。

例子

開方的反饋方法或者叫做自動調節開方。公式:
例如,A=5,k=3.
公式:
5介於1^3至2^3之間(1的3次方=1,2的3次方=8)
可以取1.1,1.2,1.3,1.4,1.5,1.6,1.7,1.8,1.9,2.0都可以。例如我們取2.0.按照公式
第一步:
比原來多取一位數,取1.7。數值有大變小,負反饋;
即5/2×2=1.25,1.25-2=-0.75,0.75×1/3=0.25,
2-0.25=1.75,取2位數值,即1.7。
第二步:
.。
數值由小變大,正反饋;
即5/1.7×1.7=1.73010,1.73-1.7=0.03,0.03×1/3=0.01,
1.7+0.01=1.71。取3位數,比前面多取一位數。
第三步:X_3={1.71+[5/(1.71^2-1.71]1/3=1.709}數值由大變小,負反饋;
第四步:X_4={1.709+[5/(1.709^2-1.709]1/3=1.7099}.數值由小變大,正反饋;
這種方法可以自動調節,第一步與第三步取值偏大,但是計算出來以後輸出值會自動轉小;第二步,第四步輸入值偏小,輸出值自動轉大。X_4=1.7099.
當然也可以取1.1,1.2,1.3,。。。1.8,1.9中的任何一個。
說明:A=(X±Y)^n=展開。代入公式即可。X是估計值,Y是誤差值。上面的式子可以由牛頓二項式定理推出。

參考資料

  1. Raven, PH; Johnson, GB. Biology, Fifth Edition, Boston: Hill Companies, Inc. 1999. page 1058.
  2. I.J.Nagrath; M.Gopal. 1//Control System Engineering Second. Wiley. : 5–7. ISBN 957-9590-53-2.
  3. 周慶華. 4//文學理論 2004. 五南圖書出版股份有限公司. : 170. ISBN 9571134775.
  4. Bell Telephone Laboratories, Wave Translation System, US patent 2,102,671, 1937-10-21,

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