3.1. Радиотехнические цепи с обратной связью

3.1.jpg Радиотехнической цепью с обратной связью называется цепь у которой выходной сигнал вновь подается на вход цепи. На Рис. 3.1 представлена обобщенная структурная схема цепи с обратной связью (ЦОС). Из этого рисунка следует, что цепь с обратной связью является сложной, состоящей из цепи прямой связи и цепи обратной связи, через которую выходной сигнал возвращается на вход.

В практической радиотехнике обычно цепь прямой связи является активной (резонансный усилитель), а цепь обратной связи – пассивной цепью.

Для определения характеристик цепи с обратной связью воспользуемся операторным методом. Как известно, передаточная функция цепи:

blank. (3.1)

Но, как следует из Рис. 3.1:

blank, (3.2)

где blank – передаточная функция цепи прямой связи,

blank – сигнал рассогласования.

В свою очередь

blank, (3.3)

blank, (3.4)

где blank – сигнал обратной связи;

blank – передаточная функция цепи обратной связи.

Подстановка (3.4) в (3.3) и результата этой подстановки в (3.2) дает

blank.

Откуда в соответствии с (3.1) следует, что передаточная функция цепи с обратной связью

blank. (3.5)

Комплексный коэффициент передачи blank определяется из (3.5) заменой blank

blank. (3.6)

Так как

blank, (3.7)

blank, (3.8)

где blank, blank – амплитудно-частотные характеристики (АЧХ), blank, blank – фазо-частотные характеристики (ФЧХ), соответственно цепей прямой и обратной связи,

то подстановка (3.7) и (3.8) в (3.6) дает

blank. (3.9)

При blank, blank, входной сигнал и сигнал обратной связи складываются синфазно и модуль комплексного коэффициента передача ЦОС

blank, (3.10)

больше модуля комплексного коэффициента передачи цепи прямой связи. В этом случае обратная связь называется положительной.

Если же blank, blank, то входной сигнал обратной связи складываются в противофазе и обратная связь называется отрицательной. При этом

blank. (3.11)

Для оценки устойчивости цепей с обратной связью предложены различные критерии-правила, в соответствии с которыми можно судить устойчива цепь или нет.

Основной критерий устойчивости основан на решении характеристического уравнения

blank, (3.12)

где blank – коэффициенты линейного дифференциального уравнения, описывающего цепь

blank.

Согласно основному критерию устойчивости цепь является устойчивой, если действительные части всех корней характеристического уравнения (3.12) отрицательны.

Помимо основного критерия используются алгебраический критерий Гурвица и частные критерии Михайлова и Найквиста, подробно изложенные в рекомендованной литературе.

В заключение отметим, что при blank, цепь с положительной обратной связью становится неустойчивой, т.е. в ней возникают незатухающие колебания. Это явление лежит в основе построения автогенераторов колебаний различной формы.

To top