电路中的负反馈
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在生活中,我们经常为了达到一定的目标,会采集现状,并与期望对比,然后根据两者的差距来调节投入的行为,这种行为就是反馈控制。
如果是为了维持某个状态不变,比如维持水温不变,那么当水温高了,就减少燃料投入,从而降低水温;如果水温低了,就加大燃料投入,使水温升高。这种反馈称为负反馈,负反馈起到了维持目标不变,稳定输出的作用。
如果是想使得某个状态单方向变化且急剧变化,比如急剧升高或急剧降低,则在原投入的基础上加大投入即可,比如想让水温快速升高,当判断水温在升高但升高的不够快,则加大燃料投入,则水温升高的更快,这种反馈称为正反馈。正反馈使得输出单方向变化,且急剧变化。
有了反馈网络后,电路的输出信号,不但受到输入信号的影响,还要受到反馈信号的影响。当输入信号和反馈信号对输出信号的作用一致时,构成正反馈网络;当输入信号和反馈信号对输出信号的作用相反时,构成负反馈网络。
2、三极管的负反馈
就三极管而言,其基本工作原理是ube增加,则ib增加,从而ic=βib增加,uce下降,uo下降。
一般输入电压ui通过电容连接三极管基极b,当ui频率较高时,电容交流短路,ui增加量等于vb增加量,因ube=Vb-Ve,故ui增加,Vb增加,ube增加。
若发射极存在电阻Re,则ui增加时,ube增加,ie增加,ieRe增加,Ve增加(因Re另一端接地,电位为零且不变),从而减小ube,削弱因ui增加而导致的ube增加,目的是维持ie不变,这就是负反馈。
还有一种情况是,当ui增加时,vb增加,然后ube增加,ib增加,ic增加,vc下降。若能通过某种电路使得vb随着vc下降而下降,也构成负反馈。
3、集成运放的负反馈
对集成运算放大器而言,两个输入端的电位对输出的作用是大小相等,方向相反的,故输出uo为两个输入端的差值乘以放大倍数,即uo=Au(u+-u-)。
当输入电压ui加在u+端时,uo随着ui的增加而增加。若此时能让u-随着uo的增加而增加,则构成负反馈。或者uo增加能让u+减小,则也构成负反馈。
当输入电压ui加在u-端时,uo随着ui的增加而减小。若此时能让u+随着uo的减小而增加,或者能让u-随着uo的减小而减小,则构成负反馈。
一般情况下(反馈网络相位反相则不成立),不论输入ui加在哪个端子,只要反馈信号加在反相端,一定会削弱输入ui对输出的影响,为负反馈。
4、负反馈的组态
反馈是采集输出信号并反回到输入端与输入信号比较,故根据采集输出信号的性质不同而分为电压反馈或电流反馈。若反馈回来的信号是电压,则称为串联反馈,若反馈回来的信号是电流,则称为并联反馈。
电压负反馈是根据输出电压的变化来进行调节,维持输出电压不变。电流负反馈是根据输出电流进行反馈调节,维持输出电流不变。这两种反馈方式都不应该和负载电阻RL的取值有关。
串并联负反馈是输入电网络模块与反馈电网络模块的串并联,而不是两个元件的串并联。
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