Что такое положительная обратная связь и отрицательная обратная связь

Отрицательная и положительная обратная связь в усилителе (ООС и ПОС)

В случае работы усилителя со своим конечным, то есть уже усилиенным сигналом проявляется прямое воздействие на его выходной уровень. То есть появляется так называемая обратная связь. Фактически такую связь для простоты понимания можно сравнить с поездом, который движется по кольцевой и все вагоны прицеплены один за другим без разрыва.
Так вот, это обратная связь бывает положительная, когда поезд ускоряется, и отрицательная, когда он тормозит. Конечно, это все условные понятия, а чтобы было все понятно и достоверно, давайте разберем примеры ПОС и ООС все же не на примере поезда, а в электронике, где они и встречаются.

Что такое положительная обратная связь ПОС

Положительная обратная связи, представляет собой такой тип, при котором изменение выходного сигнала системы приводит к такому изменению входного сигнала, которое способствует дальнейшему отклонению выходного сигнала от первоначального значения, а в случае отрицательной обратной связи происходит полностью обратный процесс.
Многие из нас сталкивались с примером обратной связи, который происходит при работе набора звукоусилительной аппаратуры для выступлений: когда оратор держит микрофон слишком близко к динамикам возникает высокий «воющий» звук, что связано с тем, что аудио усилитель воспринимает и усиливает свой собственный шум. Данное явление — пример положительной или регенеративной обратной связи, поскольку любой звук, поступающий в микрофон усиливается и превращается в ещё более громкий звук громкоговорителя и таким образом возникает петля обратной связи, в которой вибрация поддерживает сама себя, увеличиваясь всё больше и больше, в результате чего возникает шум с постоянно растущей громкостью, до тех пор пока система не входит в состояние «насыщения» и не может более усиливать звук.
Можно задаться вопросом, каковы возможные преимущества обратной связи в усилителях, учитывая такие раздражающие её проявления как «воющий» звук звукоусилительной аппаратуры для выступлений. Если мы введём в схему усилителя положительную или регенеративную обратную связь, то будет создана тенденция генерирования и поддержания колебаний, частота которых определяется значениями компонентов, осуществляющих подачу сигнала обратной связи с выхода на вход. Это один из способов сделать генератор, — схему для получения переменного тока от источника постоянного тока. Генераторы — чрезвычайно полезные схемы, и поэтому обратная связь может иметь определённое практическое применение.

Что такое отрицательная обратная связь ООС

Отрицательная обратная связь, с другой стороны, оказывает на усилитель «смягчающее» воздействие: при увеличении амплитуды выходного сигнала сигнал обратной связи противодействует изменению выходного сигнала. В то время как положительная обратная делает систему менее устойчивой, отрицательная обратная связь действует противоположным образом: стабильность системы лишь увеличивается.
Усилитель, охваченный отрицательной обратной связью не только более стабилен, но также в меньшей степени искажает входной сигнал и, как правило, может усиливать в более широком диапазоне частот. Плата за эти преимущества (должны же быть иметься и недостатки отрицательной обратной связи, не так ли?) — уменьшение коэффициента усиления. Если часть выходного сигнала усилителя «поступает обратно» на вход, и противодействует любым изменениям выходного сигнала, то для обеспечения той же что и раньше амплитуды на выходе требуется входной сигнал большей амплитуды. Именно этим обуславливается уменьшенный коэффициент усиления при наличии отрицательной обратной связи. В любом случае, такие преимущества как стабильность, пониженный уровень искажения и более широкая полоса пропускания, стоят того, чтобы «пожертвовать» определённой частью усиления.
Рассмотрим простую схему усилителя и определим, как мы могли бы ввести в неё отрицательную обратную связь (см. рисунок ниже).

Усилитель с общим эмиттером без обратной связи

На схеме показан усилитель с общим эмиттером, в котором цепочка резисторов смещения образована резисторами R1 и R2. Конденсатор связывает Vвх с усилителем таким образом, что источник сигнала не имеет напряжения постоянного тока, сообщённого делителем напряжения R1/R2. Резистор R3 служит для контроля над коэффициентом усиления напряжения. При максимальном коэффициенте усиления напряжения данный резистор можно опустить, но поскольку подобные резисторы базы часто используются в схемах усилителей с общим эмиттером, на рисунке он показан.
Как и все усилители с общим эмиттером показанный усилитель инвертирует усиленный входящий сигнал. Иначе говоря, нарастающее напряжение входящего сигнала ведет к падению напряжения на выходе и наоборот. На рисунке ниже показаны формы кривой на осциллографе.

Усилитель с общим эмиттером без обратной связи и исходные формы кривой для сравнения

Поскольку выходной сигнал представляет собой копию входного сигнала в зеркальном отображении, любое соединение между выходом (коллектором) и входом (базой) транзистора (как показано на рисунке ниже) создаст отрицательную обратную связь.

Отрицательная обратная связь, коллекторная обратная связь ослабляет выходной сигнал

Резисторы R1, R2, R3 и Rобр.св. вместе функционируют таким образом, что напряжение на базе транзистора (по отношению к земле) представляет собой среднее значение входного напряжения и напряжения обратной связи, что ведет к тому, что на транзистор поступает сигнал меньшей амплитуды. Таким образом, схема усилителя на рисунке выше будет иметь сокращенный коэффициент усиления напряжения, но лучшую линейность (меньшее искажение) и более широкую полосу пропускания

Подводя итог об обратной положительной и отрицательной связи (ПОС и ООС)

Источник

Обратная связь. Положительная и отрицательная обратная связь. Применение положительной и отрицательной обратной связи в технических системах.

Связь – совокупность зависимостей свойств одного элемента от свойств других элементов системы. Установить связь между двумя элементами – это значит выявить наличие зависимостей их свойств.

Связи можно разделить по направленности процессов в системе в целом или в отдельных ее подсистемах (прямые и обратные). Прямые связи предназначены для заданной функциональной передачи вещества, энергии, информации или их комбинаций — от одного элемента к другому в направлении основного процесса. Обратные связи, в основном, выполняют осведомляющие функции, отражая изменение состояния системы в результате управляющего воздействия на нее. Процессы управления, адаптации, саморегулирования, самоорганизации, развития невозможны без использования обратных связей.

С помощью обратной связи сигнал (информация) с выхода системы (объекта управления) передается в орган управления. Здесь этот сигнал, содержащий информацию о выполненной объектом управления работе, сравнивается с сигналом, определяющим содержание и объем работы (например, план). В случае обнаружения рассогласования между фактическим и плановым состоянием работы вырабатывается, предусмотренный требованиями к системе, корректирующий сигнал на объект управления.

Обратные связи, как видно из рассмотренного примера, занимают важное место в процессе функционирования систем любого назначения. Поэтому обратим особое внимание на их основные функции, каковыми являются:

— противодействие тому, что делает сама система, когда она выходит за установленные пределы (например, реагирование на снижение качества);

— компенсация возмущений и поддержание состояния устойчивого равновесия системы (например, неполадки в работе оборудования);

— синтез внешних и внутренних возмущений, стремящихся вывести систему из состояния устойчивого равновесия, сведение этих возмущений к отклонениям одной или нескольких управляемых величин (например, выработка управляющих команд на одновременное появление нового конкурента и снижение качества выпускаемой продукции);

— выработка управляющих воздействий на объект управления по плохо формализуемому закону. Например, установление более высокой цены на энергоносители вызывает в деятельности различных организаций сложные изменения, меняют конечные результаты их функционирования, требуют внесения изменений в производственно-хозяйственный процесс путем воздействий, которые невозможно описать с помощью аналитических выражений.

Обратная связь – одно из фундаментальных понятий теории систем. Первоначально это понятие было исследовано в теории автоматического управления.

Обратную связь обычно иллюстрируют схемами, подобными приведённой на рис. 1.4, где x(t) – закон или алгоритм (программа) управления, х_треб – требуемое значение регулируемого параметра («уставка»), х_i – фактическое значение регулируемого параметра, Δх – рассогласование между х_треб и х_i.

Обратная связь — связь входа системы с ее выходом. Представляет собой процесс, приводящий к тому, что результат функционирования какой-либо системы влияет на параметры, от которых зависит функционирование этой системы.

Отрицательная ОС изменяет входной сигнал таким образом, чтобы противодействовать изменению выходного сигнала. Это делает систему более устойчивой к случайному изменению параметров. Пример: усилитель звуковых частот (прибор для усиления электрических колебаний, соответствующих слышимому человеком звуковому диапазону частот).

Положительная ОС, наоборот, усиливает изменение выходного сигнала. ПОС ускоряет реакцию системы на изменение входного сигнала, поэтому её используют в определённых ситуациях, когда требуется быстрая реакция в ответ на изменение внешних параметров. В то же время ПОС приводит к неустойчивости и возникновению качественно новых (автоколебательных) систем, называемых генераторы (производители). Пример: Автогенератор вырабатывает электрические (электромагнитные) колебания, поддерживающиеся подачей по цепи положительной обратной связи части переменного напряжения с выхода автогенератора на его вход. Это будет обеспечено тогда, когда нарастание колебательной энергии будет превосходить потери). При этом амплитуда начальных колебаний будет нарастать.

В технических системахконтрольная информация о работе управляемого объекта поступает по цепи ОС к оператору или автоматическому управляющему устройству.

Пример ООС 1: Черный ящик «Налоговая инспекция». Время сдачи отчета. Охранник осуществляет отрицательную обратную связь выходного параметра «количество посетителей внутри» с парметром «входящие посетители» открывая и закрывая дверь и ругаясь.

Пример ПОС 1: Фонящий микрофон (микрофон установленный недалеко от колонок) сигнал колонок>микрофон>усилитель>сигнал колонок>микрофон.

Пример ПОС 2: Устранение «дребезга контактов» или «влияния шумов срабатывания». Система после срабатывания на некоторое время выключается, но сигнал срабатывания после предустановленной задержки взводит систему опять в рабочее состояние.

5. Качественные методы описания систем. Мозговая атака и метод экспертных оценок, метод сценариев и метод «Дельфи», метод дерева целей, морфологические методы.

Методы типа мозговой атаки («мозговой штурм», «конференция идей», «коллективная генерация идей»)

Обычно при проведении мозговой атаки стараются выполнять определенные правила, суть которых:

· обеспечить как можно большую свободу мышления участников и высказывания ими новых идей;

· приветствуются любые идеи, если вначале они кажутся сомнительными или абсурдными (обсуждение и оценка идей производится позднее);

· не допускается критика, не объявляется ложной и не прекращается обсуждение ни одной идеи;

· желательно высказывать как можно больше идей, особенно нетривиальных.

Подобием сессий КГИ можно считать разного рода совещания, заседания научных советов по проблемам, заседания специально создаваемых временных комиссий и другие собрания компетентных специалистов.

Дата добавления: 2015-04-18 ; просмотров: 135 ; Нарушение авторских прав

Источник

Обратная связь. Положительная и отрицательная обратная связь.

Обратная связь. Положительная и отрицательная обратная связь.

Как Вы знаете или не знаете или не помните, любая система может быть представлена, как черный ящик. Концепция обратной связи предполагает, что изменение Выходного сигнала одного черного ящика через некоторую передаточную функцию второго черного ящика передается на Вход первого.

Сперва рассмотрим Отрицательную Обратную Связь (ООС). Почему? Да потому, что это и есть основной метод регулирования заданного параметра. Под ООС понимают такую обратную связь, при которой изменение выходного сигнала передается на вход черного ящика таким образом, чтобы подавить (компенсировать) это изменение. Т.е. отрицательная обратная связь «держит» выходной параметр неизменным. Очень важными параметрами обратной связи, даже при правильном выборе передаточной функции являются

Посмотрим теперь на Положительную Обратную Связь (ПОС). Под ПОС понимают такую обратную связь, при которой изменение выходного сигнала передается на вход черного ящика таким образом, чтобы усилить (увеличить) это изменение. Т.е. положительная обратная связь «разгоняет» изменение выходного параметра. Из практических общеинженерных применений ПОС следует выделить использование выходного сигнала с временной задержкой для возбуждения системы. Огромное количество электротехнических решений (усилители, автоколебательные системы, генераторы сигналов) базируется именно на явлении ПОС.

! заметим, что и пошаговое регулирование и непрерывное регулирование прекрасно вписываются в концепцию обратной связи!

Источник