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反馈电路范文1
中图分类号：TM13文献标识码：B
文章编号：1004-373X(2008)07-168-03オ
Analysis of Distinguishing of Feedback Circuit Types
ZHAO Dongbo,ZHAO Yubin
(Zhengzhou Institute of Aeronautical Industry Management,Zhengzhou,450015,China)オ
Abstract：Feedback is wildly used in electronic circuit applications,which plays an important role in electronic technology.It is very important to distinguish the type of feedback.This paper analyzes profoundly distinguishing of the type of feedback circuit,including negative and positive feedback,the series or parallel feedback,the voltage or current feedback,and recommends some effective methods of how to distinguish the type of feedback different circuits,and illustrates these methods with several examples.
Keywords：feedback circuit;type of feedback;feedback;distinguishing method
如何正确地判断放大电路中的反馈组态与反馈极性，通过多年的实践，在理解基本概念的同时，抓住反馈电路结构的特点，直观地看反馈网络在输入端、输出端的连接关系，总结归纳出一套比较直观、简单、快速的判别方法，对分立元件电路和集成运放电路，单级、多级放大电路都适用，现将这种方法介绍如下：
1 反馈的基本概念
1.1 反馈的概念
所谓反馈，就是将电路中输出信号(电压或电流)的一部分或者全部通过一定的电路，以一定方式引回到输入端与输入信号(电压或电流)相叠加的过程。用框图表示则为图1所示。其中Xi为输入信号，Xo为输出信号，Xf为反馈信号，Xi′为净输入信号。
1.2 反馈的类型
(1) 按反馈的极性分：正反馈和负反馈；
(2) 按反馈在输出端的取样分：电压反馈和电流反馈；
(3) 按反馈在输入端的接法分：并联反馈和串联反馈；
(4) 按反馈的属性分：交流反馈和直流反馈。
2 反馈的判别
2.1 有无反馈的判别
方法：存在输出端与输入端之间的通路，并且影响放大电路的净输入，则存在反馈。两个条件都具备，才可说明有反馈存在，缺一不可。如图2电路所示：虽然存在输出端与输入端之间的通路，但这不影响放大电路的净输入，所以就不存在反馈。又如图3电路所示：存在输出端与输入端之间的通路，并且影响了放大电路的净输入，则存在反馈。
2.2 正反馈与负反馈的判别
正反馈：引回的反馈信号使净输入信号增大的为正反馈。
负反馈：引回的反馈信号使净输入信号减小的为负反馈。
判别反馈极性通常采用瞬时极性法：规定输入端对地的极性，并逐级判断个相关点的极性(高于地电位的正，反之为负)，从而得到输出端的极性；根据输出端的极性判断反馈信号的极性；根据正负反馈的概念判断出反馈的类型。对于分立元件构成的放大电路，可以通过判断净输入电压ube或净输入电流ib因反馈的引入是增大还是减小来判断反馈的极性。如图4所示的电路：规定输入端对地的电位为正，晶体管T的基极的电位为正，输入与输出电位相反则为负，即集电极的电位为负，发射极的电位为正，即反馈信号Re上的电压Vf为正，从而Vf的引入使净输入信号Vi′减小，根据正负反馈的概念判断为负反馈。
2.3 直流反馈与交流反馈的判别
交流反馈：只在交流通路中存在的反馈，反馈信号是交流量，会影响电路的交流性能。
直流反馈：只在直流通路中存在的反馈，反馈信号是直流量，会影响电路的直流性能，如直流负反馈能稳定静态工作点。
在放大电路的反馈网络中，一般只包含电阻和电容元件，电阻元件的阻值在交直流时是相同的，而电容具有隔直通交的作用，所以要判断是直流反馈还是交流反馈，就要看反馈电路中有无电容元件。若反馈电路中接有电容元件，我们就要考虑是否有直流与交流反馈的区分，然后观察电容在电路中的接法。一般来说，若反馈元件(或反馈电路)两端并接电容使得反馈信号中的交流成分不能送回到输入回路，则为直流反馈；反馈元件与电容串联构成的反馈电路为交流反馈，此外的情况是既有直流反馈，又有交流反馈。
3 放大电路中的负反馈
3.1 负反馈的类型
根据放大电路中，反馈电路与电路的输入端和输出端连接方式的不同，可以把负反馈电路分为4种基本反馈类型：电流串联反馈、电流并联反馈、电压串联反馈、电压并联反馈。
串联反馈和并联反馈是根据反馈电路在输入端的接法进行分类的：
(1) 串联反馈：反馈信号与输入信号相串联，在电路组成上的特点是：反馈电路的输出端与放大电路的输入端串联，输入信号与反馈信号加在放大器的不同输入端上，此时的反馈信号总是以电压的形式在输入端出现。
(2) 并联反馈：反馈信号与输入信号并联，在电路组成上的特点是：反馈电路的输出端与放大电路的输入端并联，输入信号与反馈信号并接在同一个输入端上，此时的反馈信号总是以电流的形式出现在输入端。
电流反馈和电压反馈是根据反馈信号在输出端的取样进行分类的：
(1) 电压反馈：反馈信号取自输出电压并与之成正比，反馈电路的输入端与基本放路的输出端并联。
(2) 电流反馈：反馈信号取自输出电流并与之成正比，反馈电路的输入端与基本放大电路的输出端串联。
3.2 负反馈的类型的判别
负反馈的类型的判别方法：反馈电路直接从输出端引出的为电压反馈，从负载电阻RL靠近地端引出的为电流反馈；输入信号和反馈信号分别加在两个输入端的为串联反馈，加在同一个输入端的为并联反馈。
如图5所示电路中，Rf构成负反馈电路，他直接从输出端引出，为电压反馈；Rf引回的反馈信号与输入信号同时加在运放器的反向输入端，为并联反馈，所以此电路负反馈类型为电压并联负反馈。如图6所示电路中，Rf构成负反馈电路，他是从负载电阻RL靠近地输引出，为电流反馈；Rf引回的反馈信号与输入信号分别加在运放器的两个输入端，为串联反馈，所以此电路负反馈类型为电流串联负反馈。
对于分立式元件组成的电路来说：如果反馈电路是和输出端从同一个电极引出的则为电压反馈，从不同电极引出的则为电流反馈；如果反馈电路引入到输入端的基极，为并联反馈，引入到发射极的为串联反馈。
如图4所示的由晶体管构成的负反馈放大电路：输出信号从集电极引出，而反馈电路是从发射极引出，两者不是从同一个电极引出，所以为电流反馈；反馈电路引入到了放大器的发射极，所以为串联反馈，所以次负反馈为电流串联负反馈。
4 反馈类型的判别步骤
(1) 判别有无反馈；
(2) 判别是直流反馈还是交流反馈；
(3) 判别是正反馈还是负反馈；
(4) 判别是电压反馈还是电流反馈，是串联反馈还是并联反馈，进而确定负反馈的组态。
下面通过两个例子来说明如何判别一个放大电路的反馈类型。
如图7所示的放大电路，由A1和A2组成一个多级放大电路，在整个电路的输入和输出之间由R5和R6构成了反馈回路，并且因为没有电容存在，所以交直流反馈并存。根据瞬时极性法，见图中的“”、“摺 号，可知是负反馈。因反馈信号直接从输出端引出，故为电压反馈；因反馈信号和输入信号加在运放A1的两个输入端，故为串联反馈。所以此电路反馈为交直流电压串联负反馈。
如图8所示的放大电路，由T1和T2组成一个多级放大电路，在整个电路的输入和输出通过电阻Rf连接，并且
因为没有电容存在，所以交直流反馈并存。根据瞬时极性法，见图中的“”、“摺焙牛可知是负反馈。因反馈信号和
输出信号从不同电极引出，故为电流反馈；因反馈信号和输入信号同时加在晶体管T1的基极，故为并联反馈。所以此电路反馈为交直流电流并联负反馈。
5 结 语
在实践过程中，通过抓住反馈电路结构的特点，利用上述的方法，我们将会对负反馈有更深、更全面的认识，并都能快速、正确判断电路的反馈类型。
参 考 文 献
［1］康华光.电子技术基础(模拟部分)[M].北京:高等教育出版社,1999.
［2］童诗白,华成英.模拟电子技术基础[M].北京:高等教育出版社,1999.
［3］秦曾煌.电工学下册电子技术[M].北京:高等教育出版社,1999.
作者简介
反馈电路范文2
关键词： 反馈放大电路； 信号； 单向传递； 等效变换
中图分类号： TN710?34 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2016）03?0135?03
Conditions of signal one?way transmission for feedback amplification circuits
FENG Lu， CHEN Xin， LI Weihui， SHI Qingfan
（Experimental Center of Physics， School of Physics， Beijing Institute of Technology， Beijing 100081， China）
Abstract： The signal reverse transfer in feedback amplification circuits may lead to the design failure. It is necessary to perform the precise impedance matching calculation and analysis to obtain the reliable output signal. The equivalent transformation method is applied to conducting equivalent transformation for various feedback circuits. The conditions of signal one?way transmission for four feedback amplification circuits including voltage shunt feedback， current series feedback， voltage series feedback and current shunt feedback are detailedly analyzed based on the feedback control model and circuit network theory.
Keywords： feedback amplification circuit； signal； one?way transmission； equivalent transformation
通过引入负反馈可以很好地改善放大电路的许多性能，如稳定静态工作点、提高放大倍数的稳定性、改善失真、展宽通频带、改变输入/输出电阻的大小等[1]。放大电路通常分为放大部分和负反馈部分，为避免这两部分信号的混淆以保证实现信号的单向传输，参数选择是电路设计的关键技术之一。
1 反馈放大电路信号的传递
负反馈放大电路是由一个基本放大电路和一个反馈网络构成的，如图1所示。
从图1中可以看出：基本放大电路是由输入到输出传递信号，而反馈网络将基本放大电路的输出信号送回到输入端实现反馈[2]。为了实现信号的单向传递，要求反馈放大电路信号传输的过程满足以下三个条件：
（1） 基本放大电路只将外界输入信号从输入端传到输出端，不通过反馈网络；
（2） 反馈网络只把反馈信号传送回输入端，不通过基本放大电路；
（3） 信号源的内阻[RS]和负载电阻[R′L]与反馈系数[F?]无关。
信号只有严格按照上述过程进行传输，才能保证放大电路正向传递信号，反馈网络反向传递信号。下面分析保证放大电路正向传递信号，反馈网络反向传递信号的条件。
2 负反馈放大电路信号单向传递的条件
2.1 电压并联反馈[3]
根据电路网络理论[4]，并联反馈放大电路相当于两个双口网络并联组合，如图2所示。其中一个是由基本放大电路组成的有源网络A；另一个是由反馈网络组成的无源网络F。
基本放大电路A的分析如下：
为了保证信号只通过基本放大电路，而不通过反馈网络，要求电路导纳[YfA?][YfF，]由于三极管使基本放大电路有放大作用，而反馈网络不但没有放大作用，反而使信号衰减，这样满足了第一个条件；为了保证反馈信号从输出端传送到输入端时只通过反馈网络，基本放大电路无信号，则[YrF?][YrA，]即放大管内部反馈作用可以忽略，因此也满足了第二个条件。
在电路参数满足上述条件时，可以忽略[YfF]和[YrA，]其中[YiF]和[YoF]分别并接到基本放大电路的输入端和输出端，此时反馈网络只相当于放大电路的负载。这样基本放大电路就只传递正向信号，反馈网络只传递反向信号，且反馈系数[F?]为[YrF]的反馈网络，因此[F?=YrF=IiF?V0?Vi?=0]，由于计算时满足短路参数的要求，所以信号源内阻[RS]和负载电阻[R′L]都与反馈系数[F?]无关，这样就满足了第三个条件。电压并联反馈简化方框图如图3（a）所示。
2.2 电流串联反馈[3，5]
根据电路网络理论[4]，串联反馈放大电路相当于两个双口网络串联组合，如图4所示。
为了保证信号只在基本放大电路中的传输，而反馈网络无信号，则电路参数[ZfA?][ZfF]；为了保证反馈信号只通过反馈网络网络从输出端传送到输入端，而基本放大电路无信号，则[ZrF?][ZrA]。这样满足了第一个和第二个条件。
在电路参数满足上述条件时，可以忽略[ZrA]和[ZfF，]其中[ZiF]和[ZoF]分别串接到基本放大电路的输入端和输出端，这时反馈网络对放大电路只起负载作用。反馈系数[F?]为[ZrF]的反馈网络，因此[F?=ZrF=][ViF?Io?Ii?=0]，这样就满足了第三个条件。电流串联反馈简化方框图如图3（b）所示。
2.3 电压串联反馈[6]
电压串联反馈放大电路如图5所示。
基本放大电路A的分析：
为了满足第一个条件，即基本放大电路有信号，而反馈网络无信号，则电路参数[YfA?][YfF]；为了满足第二个条件，即只通过反馈网络只将反馈信号从输出端传送到输入端，而基本放大电路无信号，则[ZrF?][ZrA]。
在电路参数满足上述条件时，可以忽略[YfF]和[ZrA，]其中[ZiF]串接到基本放大电路的输入端，[YoF]并接到输出端作为基本放大电路的一部分，这时反馈网络对放大电路只起负载作用。电压串联反馈简化方框图如图3（c）所示。
2.4 电流并联反馈[5?6]
根据网络理论[4]，并联反馈放大电路相当于两个双口网络并联组合，如图6所示。其中一个是由基本放大电路组成的有源网络[A，]另一个是由反馈网络组成的无源网络[F。]
为了满足第一个条件，即只有基本放大电路有信号，而反馈网络无信号，则电路参数[ZfA?][ZfF；]为了满足第二个条件，即反馈信号只通过反馈网络网络从输出端传送到输入端，而基本放大电路无信号，则[YrF?][YrA]。
在电路参数满足上述条件时，可以忽略[ZfF]和[YrA，]其中[YiF]并接到基本放大电路的输入端，[ZoF]串接到输出端作为基本放大电路的一部分，这时反馈网络对放大电路只起负载作用。当反馈网络有两个电阻[R1]和[R2]时，电流并联反馈简化方框图如图3（d）所示。
3 结 论
设计反馈电路时，必须考虑阻抗匹配的问题。本文采用等效变换的方法，对各类反馈电路进行等效变换，根据反馈控制模型和电路理论定理详细分析了四种反馈放大电路信号单向传递的条件。对于并联电路采用导纳[Y]参数便于分析，对于串联电路采用开路阻抗[Z]参数便于分析。电压并联反馈中基本放大电路[YfA?][YfF，]反馈网络[YrF?][YrA；]电流串联反馈中基本放大电路[ZfA?][ZfF，]反馈网络[ZrF?][ZrA；]电压串联反馈中基本放大电路[YfA?][YfF，]反馈网络[ZrF?][ZrA；]电流并联反馈中基本放大电路[ZfA?][ZfF，]反馈网络[YrF?][YrA]。
参考文献
[1] 康华光.模拟电子技术基础：模拟部分[M].4版.北京：高等教育出版社，2002.
[2] 童诗白.利用虚接概念分析反馈放大电路的拆环问题[J].电气电子教学学报，2000，22（2）：27?31.
[3] 童诗白.模拟电子技术基础[M].北京：高等教育出版社，1980.
[4] 李瀚荪.简明电路分析基础[M].北京：高等教育出版社，2002.
反馈电路范文3
一、位置检测器
位置检测器亦称位置传感器，现在普遍采用的有差动变压器式、同轴电位器式和磁敏电阻式三种：
1、“差动变压器”式位置检测器
差动变压器是由一组相对于固定位置的次级线圈而可以移动的初级圈和两组固定位置的次级线圈组成。初级线圈作信号激励用，次级线圈由两个结构、尺寸和参数相同的两个线圈反相中联而成。它是利用初级线圈作直线移动，以改变初次线的互感量（初次级之间是通过空间耦合）来达到两个次级线圈电压的差值与初级线圈动作距离成线性关系的。
差动变压器的工作原理是：在初级线圈L0中加入一定的交流激励电压E时，在次级线圈L1和L2中将分别感应出交流信号V1和V2。当L0 和L1、L2之间等距时，将在次级L1 、L2感应出大小相等相位相同的电压信号，输出为零。当L0和移动到L1附近（远离L2时），L1上上感应到的交流信号V1>V2。反之V2>V1。总之，当L0产生位移时，两个次级线圈L 1、 L2的感应电势就不相等，一个增加伴随另一个减少，因此，差动变压器便产生差动电压输出，输出电压的大小与相位取决于位移的大小与位移的方向。
2、“同轴电位器”式位置测器
该位置检测器是采用了与记录线圈同轴转动的固态性电位器结构，其工作原理是当固态线性电位器随记录线圈同轴转动时，R01和R02的阻值也在变化：线性电位器中心臂在中产位置时，R01=R02，此时V0＝ ；线性电位器中心臂在上面位置时，R01 ；线性电位器中心臂在下面位置时，R01>R02，，此时V0< 。也就是说它是利用电位器中心臂与记录器线圈同轴移动，在不同的位置时R0不同的原理，以达到检测记录器不同位置时的相应反馈电压之目的。
2、“同轴电位器”式位置测器
该位置检测器是采用了与记录线圈同轴转动的固态性电位器结构，其工作原理是当固态线性电位器随记录线圈同轴转动时，R01和R02的阻值也在变化：线性电位器中心臂在中产位置时，R01=R02，此时V0＝ ；线性电位器中心臂在上面位置时，R01 ；线性电位器中心臂在下面位置时，R01>R02，，此时V0< 。也就是说它是利用电位器中心臂与记录器线圈同轴移动，在不同的位置时R0不同的原理，以达到检测记录器不同位置时的相应反馈电压之目的。
3、“磁敏电阻”式检测器
当磁铁在磁敏电阻上、下移动时，R磁1和R磁2的阻值也相应变化：磁铁在中间位置时，此时V0= ；磁铁在上面位置时，R磁1>R磁2此时V0< ；磁铁在下面位置时，R磁1 。总之，它是得用磁铁与记录器线圈同轴转动。使磁铁在磁敏电阻上、下移动时，R磁不同的原理，从而达到检测记录器不同位置时的相应反馈电压之目的。
二、位置反馈记录器
位置反馈记录器由内磁动圈记录器构成，但不必安装反作用弹簧，而由位置信号检测装置来代替弹簧的作用。内磁式记录器的结构包括以下三个部分：
（1）放在表壳内，固定在表壳上。
（2）线圈与上下轴焊在一起，上轴与盘香弹簧定在压板上。线圈的下轴（可以通过轴尖或轴承）被支架支撑，线圈可以在磁钢外左右移动。
（3）热笔用架固定在转轴上。
内磁式记录器的磁钢放在电流计内部，组成内磁回路，与外磁回路相比，可以减少损耗，加之结构上不用外部的大块磁钢，因而记录器的体积也相应减小。
记录器的工作原理是利用电磁力F=BIL理论，可动线圈在没有作用力，此时可动线圈在位置信号检测装置的支持下，处于水平状态，热笔处于记录零位。如果有电流通过时，将形成一个转动力N，该力矩可使要可动线圈旋转。可动线圈不论是顺时针还是逆时针旋转，都使控制装置产生一个与转动力矩相反的力矩Nα。当线圈偏转时，位置信号检测装置产生反抗力矩，并与它的扭转角度α成正比。当N=Nα时，可动线圈停止转动，由所停位置来指示流入线圈电流的大小，所以当通过线圈的电流大小和方向与心电信号相同时，热笔就在心电记录纸上描记出连续的心电信号电流波形。
热笔采用“点”状接触热笔，它是采用了半导体材料“点”接触发热元件，元件与笔杆之间用绝缘材料隔离，因而它的热容量，散热量和耗电量均较小。“点”状热笔必须配合特殊机构才能将记录器轴的转动变成笔端的直线运动，从而使笔端的垂直位移与记录器的偏转角成正比。 三、“差动变压器”式位置反馈记录器电路
到目前为止，应用广泛的国产XDH―3B型，进口ECG―6151、ECG―6511型等现代心电图机采用位置检测器式位置反馈记录器电路。在这里本文以国产XDH―3B型心电图机为例，就差动变压器式位置反馈记录器电路的工作原理简述如下，仅供参考。
该电路主要由以下几个部分组成.
1、限幅放大器
由运算放大器 YS3电路限幅放大器，其增益可由下式求得：
式中 中心点下部电阻，中点上部电阻。调整W即可改变限幅放大器的输出，控制了记录笔的移动幅度。
2．考毕兹振荡器π
由偏流电阻R112、R113、复合管BG37、BG38与谐振回路L2、C26、C27组成电容三点式正弦波振荡器。其频率：
3、检波滤波电路
由BG39、BG40、R114~R117、C30~C33和W11组成。此电路将V1、V2的输出经BG39、BG40半波检波和滤波后，将在W11的中心点（0点）得到一个对地的直流电平。此直流电压V0与L0、L1及L2的相对位置变化成线性关系。在W11调到中心位置的情况下，热笔在中间位置时，L0和L1、L2的相对位置相等。V1=V2，则V0=0。当热笔偏转时，L0线圈和记录器线圈连轴发生转动，V0就将发生变化。当L0靠近L1，远离L2时，V1>V2，V0>0，输出正电压，反之 ，V2>V1，V0
4、位置反馈变压器
由YS5组成，其电压增益为 它的作用是将位置检测信号V0进行放大，然后，一路经R98送到驱动放大器YS4的反相端，另一路经过微分电容C21、C22和W8、R100也送到YS4的反相端。W8为阴尼调节电位器。调节W8的大小，即可改变微分信号输出的大小，以达到调节阻尼的目的。
5、驱动放大器
由运算放大器YS4和OCL单端推挽功率放大器BG31~BG34组成。静态时，即在没有做心测试时，YS4的6脚输出为0。经R144分二路，一路经D3，D3导通，将BG31的基极箝位在0伏，BG34、BG34截止，射极输出为0；另一路经D4，D4导通，BG32、BG33截止，输出为0。热笔处在中间位置。
动态时可分两种情况讨论：
（1）当测得的心电信号与位置检测器的输出一起叠加后送到YS4，并使YS4的输出从0V 上升到+10V的过程中，经R144分两路：一路随YS4输出电压的上升，经D4使BG32、BG33截止。热笔随差YS输出的增加在记录纸上描记出正向的心电曲线。
（2）当两倍叠加后使YS4的输出从0V下降到—10V时，则与上述过程相反。热笔随着YS4的负向变化在记录纸描记出负向的心电曲线。W7是驱动电路的灵敏度调节，相当于调节了记录器系统的灵敏度。
6、“差动变压器”式位置反馈系统工作原理
由正弦波振荡器输出的270KHz正弦波激励差动变压器，并通过热笔与记录器轴机械连接在一起，产生一个正比于记录器的位移信号，经差动整流滤波，YS5放大后位置检测信号与来自YS3的心电信号一起叠后送到YS4（心电信号与位置检测信号是反相信号），YS4输出驱动对称单端推挽功率放大器去推动记录器工作。当YS3的正信号等于YS5的负信号时，驱动放大器输出为0，记录器处于一个“动态平衡”状态。当输入心电信号发生变化时，记录器又将偏转并处于另一个新的“动态平衡”状态。这样，记录器在各种不同状态对幅值的描绘就是一幅心电信号。
反馈电路范文4
关键词：铁磁混沌；非线性；混沌控制
中图分类号：TM132 文献标志码：A 文章编号：0253-987X（2015）04-0018-06
铁磁谐振是电力系统中的一种非线性电气现象，人们对铁磁谐振研究始于20世纪初，数十年来，人们对铁磁谐振从理论分析、实验以及计算机仿真等方面进行了大量的研究。有学者发现，在由变压器或者互感器等非线性电感元件饱和引起的谐振中出现分频信号，该分频信号用线性理论无法解释，只能通过非线性动力学中的分岔理论解释。Kieny于1991年首先在铁磁谐振中观察到混沌现象，之后学者们进行了相关探索。近年来，应用混沌理论分析铁磁谐振中的分形和混沌现象是比较热门的研究内容，但就电力系统中铁磁混沌抑制的工作还需广泛开展。
铁磁混沌是铁磁谐振的一种，呈现非周期振荡特性。在中性点不接地的配网变电站中含有电磁式电压互感器（PT），PT的励磁电感在某些操作中受到冲击会饱和，饱和的励磁电感与母线对地电容参数匹配可能形成非线性谐振系统，该局部非线性系统就可能会产生分岔和混沌振荡。铁磁混沌振荡会产生比周期性振荡更高的过电压，可能会烧毁互感器等设备，或导致设备外绝缘闪络、爆炸等严重事故的发生。近年来，由于PT引起的变电站铁磁谐振时有发生，温州巨溪变电站35 kV母线因电压互感器发生铁磁振荡。某发电厂厂用变电站6kV系统因铁磁谐振造成PT烧毁导致厂用电停电事故，浙江部分变电站35 kV侧因电压互感器发生铁磁谐振烧坏高压熔丝等。
反馈电路范文5
关键词: 信号源 负反馈 反馈深度
模拟电子方面的教材对放大器中的反馈讲解比较透彻,但就负反馈放大器反馈深度与信号源内阻关系却是一笔代过。而实际的信号源通常不是理想的恒流信号源或恒压信号源,在绝大多数情况下信号源是存在内阻R的,信号源的内阻又一定会对负反馈放大电路的反馈深度产生影响。这个问题往往是比较容易被误解的问题。本文就是以此为背景来讨论这一问题。在研究信号源内阻与负反馈放大器反馈深度的关系之前,要先了解一些与其有关知识,以便更透彻地研究这一问题。
一、信号源内阻与负反馈深度的关系
当无反馈基本放大器R和及闭环负反馈系数确定后,负反馈放大器闭环源电压增益及反馈深度1+与R紧密相关:
1. R越小,串联负反馈效果越显著。故串联负反馈应采用低内阻R激励信号源。
2. R越大,并联负反馈效果越显著。故并联负反馈应采用高内阻R激励信号源。
3.对于并联负反馈电路只能求闭环源电压增益= (=R),而没有“闭环电压增益”这一概念。因为=即为无反馈基本放大器开环电压增益。
4.串联负反馈电路电压增益有闭环源电压增益=和闭环电压增益=两种。[2]
二、信号源内阻与负反馈深度的关系推导
1.信号源内阻对串联负反馈深度的影响
计入和不计入R的开环增益和的关系== (1.1),将基本放大电路的放大倍数公式=代入式(1.1),可得,=(1.2)。
计入和不计入R的闭环增益和的关系为== =(1.3),将闭环放大倍数的一般表达式 代入式=(1.3),可得= (1.4)。
上式中R=(图中未标出)为串联负反馈放大器输入电阻,且有R=R(1+)(1.5),代入式(1.4),并考虑到式(1.2)可得=(1.6);=(电压串联负反馈)(1.7);=(电流串联负反馈) (1.8)。
由于、、R均与R无关,由式(1.2)、式(1.6)知,R越大,越小(R越小,越大),反馈深度1+越小,负反馈越弱(反馈深度1+越大,负反馈越强)。当极限情形R∞时,0,反馈深度1+1,则、即负反馈不存在。故为使串联负反馈效果显著,R越小越好。[3]
2.信号源内阻对并联负反馈深度的影响
计入和不计入R的开环增益和的关系为== (1.9),将式=代入式(1.9),可得==(1.10)。
计入和不计入R的闭环增益和的关系为== =(1.11),将式=代入式(1.3),可得= (1.12)。
上式中R=(图2中未标出)为并联负反馈放大器输入电阻,且有R=(1.13),代入式(1.12),并考虑式(1.10)可得=(1.14)。
电压并联负反馈:=(1.15);
电流并联负反馈: =(1.16)。
由于、、R与R无关,由式(1.10)、式(1.14)知,R越小,越小(R越大,越大),反馈深度1+越小,负反馈越弱(反馈深度1+越大,负反馈越强)。当极限情形R0时,0,反馈深度1+1,则、即负反馈不存在。故为使并联负反馈效果显著,R越大越好。[2]
3.物理解释
我们都知道负反馈的本质是输出量(或)对净输入量′(′或′)的自动调节控制,从而保证输出量的稳定。而R的大小直接关系到这种调节控制的强弱(即负反馈的强弱)。
由图1知,对串联负反馈,加到净输入端的电压调节控制量(即单独作用时加在R两端的电压)为′=。显然,R越大,输出对输入的电压调节控制量′越小,即负反馈越弱,反之负反馈越强。这是因为R越小,越可视为恒压,则反馈电压引起的净输入电压′的变化越大,即负反馈越强。当极限情形R∞时,′0,故无负反馈作用。
由图2可知,对并联负反馈,反馈电流加到净输入端的电流调节控制量(即=0、单独作用时流经R的电流)为′==。显然,R越小,输出对输入的电流调节控制量I′越小,即负反馈越弱,反之负反馈越强。这是因为,R越大时,越可视为恒流,则反馈电流引起的净输入电流′的变化越大,即负反馈越强。当极限情形时R0,′0,无负反馈作用。[2]
在研究负反馈放大电路反馈深度问题时,绝不可以忽略信号源内阻对其的影响。通过前面的研究我们已经得出以下结论。
串联负反馈应采用低内阻R激励信号源。且串联负反馈电路电压增益有闭环源电压增益=和闭环电压增益=两种。
故并联负反馈应采用高内阻R激励信号源,且并联负反馈电路只能求闭环源电压增益 =(=R),而没有“闭环电压增益”这一概念。
参考文献:
[1]童诗白,华成英.模拟电子技术基础(第三版)[M].北京:高等教育出版社,2001.
[2]张凤言.电子电路基础(第二版)――高性能模拟电路和电流模技术[M].北京:高等教育出版社,1995.
[3]康华光.电子技术基础模拟部分[M].北京:高等教育出版社,2001.
反馈电路范文6
【关键词】直流推杆电机；自动检测；故障检测
直流推杆电机，又称电动推杆，在工程机械应用的场合非常广泛，它能将电能直接转换成直线运动机械能[1]。推杆是电机的执行机构，推杆位置通过其内置的电位器电阻大小来反馈。推杆缩进时，反馈电位器的滑块向一边移动；推杆伸出时，反馈电位器的滑块向另一边移动。因此控制电机线圈两端电压大小，并将电位器电阻作为反馈，可以最终达到控制推杆在行程中间任一位置停止的目的。
理论上，电机内部电位器的电阻变化应该是线性的。但是，经大量试验发现，这种电位器的电阻可能存在缺陷点，即非线性变化，这会导致被控发动机转速波动很大。
为解决以上问题，本文介绍了一种直流推杆电机自动检测系统的设计。该系统包括电机检测器和上位机软件，如图1。电机检测器为电机的电位器提供电源，使电机电位器的电阻变为可被其采样的电压，并让电机做往复运行，将电机运动时的电位器电压通过RS232端口发送到上位机软件，上位机软件再将该电压绘制成曲线，电机停止后计算曲线的线性度，以此判断该电机是否有缺陷。
本系统使用RS232作为电机检测器与上位机软件的通信接口。RS232作为个人计算机上的通讯接口之一，也是普通MCU上广泛使用的通信接口，可满足本系统的要求。
图 1检测原理
一、电机检测器
电机检测器由电源电路、PWM信号输出电路、模拟量采集电路、RS232接口电路和MCU电路构成，如图2。PWM信号输出电路用于将MCU输出的低电压信号转变为能驱动电机的高电压信号。模拟量采集电路用于为电机反馈电位计供电并采集反馈电压和检测电机驱动电路的电流。RS232接口电路用于与PC通信。
图 2电机检测器构成
为发现电机故障，需要对电机的全行程进行检测。先对电机位置初始化，即电机伸到最大行程，此时并不发送反馈数据，然后电机进行回缩运动，电机检测器开始发送反馈电压数据，当电机缩到最短行程后，保持一段时间，此时电机会堵转，电机瞬间过流后进入堵转电流，维持几秒钟后反向输出，然后电机进行伸出运动，电机检测器继续发送反馈电压数据，当电机伸到到最长行程后，保持一段时间，此时电机会堵转，电机瞬间过流后进入堵转电流，维持几秒钟后停止输出，整个检测过程结束。
因此电机反馈电压的工作曲线如图3所示。将该曲线分为5段，通过上位机判断电机故障（详见下面的章节）。
图 3电机反馈电压曲线分段
二、上位机软件
上位机软件由通信模块、人机交互界面模块、数据库模块和计算模块构成。本软件使用微软公司的Visual 编写。人机交互界面模块用于响应用户的指令，而数据库模块用于保存每个电机测试的数据。
通信模块用于与电机检测器通讯。通信模块使用微软公司的控件MSCOMM，它提供了两种处理通信的方法：事件驱动和查询方式[2]。事件驱动用于信息量小，通信频率高的情况；而查询方式适用于信息量大，通信频率低的情况。如果通信处理方式不当，会出现上位机软件反应慢或假死的情况。本系统需要将下位机采集的反馈电压发送到上位机，不能漏掉任何一个点，数据接收数据频率高，还需要实时绘图，因此选择查询方式进行通信。
为实现通信模块的接收高速处理，本软件使用了一个线程定时器来接收数据，并另外建立了一个线程来进行数据处理；通过一个Arraylist来作为缓存存放接收的数据，并使用同步锁（SyncLock）来避免线程竞争引起的数据错误。
计算模块是将通信模块获得的数据得到曲线线性度来判断电机是否损坏。
线性度的计算公式为：
δ=（ΔYmax/ Y）*100% （1）
其中ΔYmax为实际曲线与拟合曲线的最大差值，Y为满量程输出。
首先需要得到拟合曲线。图3表示本系统采样的曲线形状，该曲线分为5段：开始段、回缩段、保持段、伸出段和结束段。从图3中可以看出，拟合曲线应当为线性曲线，本设计采用常用的曲线拟合方法――最小二乘法进行分段曲线拟合。
最小二乘法分段线性拟合步骤为[3]：
1、将数据点分段
2、确定基函数
3、建立正规方程组
4、解正规方程
5、写出拟合函数
下面根据以上步骤对本软件采样的曲线进行拟合。
假设采样点为：
……
其中N1，N2，……，Nk是每组中数据的个数。
将采样点分为5组（曲线分为5段），即k=5。为方便拟合，可以先求采样点的最大值和最小值，然后将与最大值相差在1%以内的分为2组，那么一组是开始段，另一组是结束段；再将与最小值相差在1%以内的数据分为一组，即保持段。开始段和保持段之间的数据为一组，即回缩段；保持段和结束段之间的数据是一组，即伸出段。
对这k组数据点分别应用最小二乘线性拟合，得到各组数据所对应的近似线性函数。
……
解以上方程，就可以得到该曲线的拟合方程。
然后就可以计算出回缩段和伸出段对应的线性方程的线性度。
一般的，电机反馈电压线性度不会超过5%，如果超过，本软件会判断为电机有故障。
三、结语
本系统已经在电机产品入库质检流程中得到了很好的应用，降低了产品的反馈率，该设计也可以应用与其他直线电机。
参考文献：
[1]蔡长春，徐志锋，潘晶，庄建平，刘新才.直线电机的发展和应用[J].微电机（伺服技术），2003，2： 47-50.
[2] 许自敏，朱子.基于VB MSComm控件在PC机与单片机串口通信中的应用[J].工业控制计算机，2011，06： 104-106.
[3]蔡山，张浩，陈洪辉，沙基昌.基于最小二乘法的分段三次曲线拟合方法研究[J].科学技术与工程，2007，03： 352-355.
