反馈的定义、基本关系式、类型及判断
4.1反馈放大电路的组成与基本类型
4.1 复习要点
主要要求也即重点如下：
掌握反馈放大电路的组成与工作原理，掌握 反馈信号、净输入信号、闭环、开环、闭环增益、 开环增益、反馈系数、反馈深度、环路增益、串 联反馈、并联反馈、电压反馈、电流反馈等概念。 通过多练习，掌握反馈极性、直流反馈与交流反 馈、负反馈类型等的判断方法。
作业：P234 4.3abc 4.4bef 自学：知识拓展
4.1.2 反馈的分类与判断
一、正反馈与负反馈
负反馈—使净输入信号削弱。 增益下降，反馈深度(1+AF)>1。 正反馈—使净输入信号加强。 增益提高，反馈深度(1+AF)<1。
二、直流反馈与交流反馈
瞬时极性法：假定ui 在某
瞬时的极性为正并用 标
直流反馈—反馈信号为直流量。 记，顺着信号传输方向，
例4.1.8* 试分析图示电路中的级间反馈。要求指出反馈元 件，标出反馈信号，判断反馈的极性和类型。
解： R3 和R4构成反馈网络。为串联反馈。反馈信号uf 如图所标。 假设uO = 0，则反馈消失，为电压反馈。 采用瞬时极性法，可得有关信号的瞬时极性如图所示，
uf 削弱了uid ，为负反馈。 因此该电路的级间反馈为电压串联负反馈。
例4.1.6 下图为某放大电路交流通路，试指出反馈元件， 在图中标出反馈信号，并判断反馈类型和反馈极性。
解：RB 跨接在输入和输出回路之间，为反馈元件。 反馈信号和输入信号均加至基极，故为并联反馈，
标出反馈信号if 和相关信号如图所示。 假设uO = 0，
例4.1.6 下图为某放大电路交流通路，试指出反馈元件， 在图中标出反馈信号，并判断反馈类型和反馈极性。
4.1 反馈放大电路的 组成与基本类型
4.1.1 反馈放大电路的组成及基本关系式 4.1.2 反馈的分类与判断
机械工程控制基础-----填空简答题知识点
1、反馈：输出信号被测量环节引回到输入端参与控制的作用。
2、开环控制系统与闭环控制系统的根本区别：有无反馈。
3、线性及非线性系统的定义及根本区别：当系统的数学模型能用线性微分方程描述时，该系统的称为线性系统。
非线性系统：一个系统，如果其输出不与其输入成正比，则它是非线性的。
根本区别：线性系统遵从叠加原理，而非线性系统不然。
4、传递函数的定义及特点：零初始条件下，系统输出量的拉斯变换与输入量的拉斯变换的比值。
用G〔s〕表示。
特点：1〕、传递函数是否有量纲取决于输入与输出的性质，同性质无量纲。
2〕、传递函数分母中S的阶数必n不小于分子中的S的阶数m，既n=>m ,因为系统具有惯性。
3〕、假设输入已给定，则系统的输出完全取决于其传递函数。
4〕、物理量性质不同的系统，环节和元件可以具有相同类型的传递函数。
5〕、传递函数的分母与分子分别反映系统本身与外界无关的固有特性和系统同外界的关系。
5、开环函数的定义：前向通道传递函数G〔s〕与反馈回路传递函数H(s)之积。
6、时间响应的定义和组成：系统在激励信号作用下，输出随时间的变化关系。
按振动来源分为：零状态响应和零输入响应。
按振动性质：自由响应和强迫响应。
7、瞬态性能指标以及反映系统什么特性：性能指标：上升时间tr、峰值时间tp、最大超调量Mp、调整时间ts、振荡次数N。
这些性能指标主要反映系统对输入的响应的快速性。
8、稳态误差的定义及计算公式：系统进入稳态后的误差。
稳态误差反映稳态响应偏离系统希望值的程度。
衡量控制精度的程度。
稳态误差不仅取决于系统自身结构参数，而且与输入信号有关。
系统误差：输入信号与反馈信号之差。
9、减少输入引起稳态误差的措施：增大干扰作用点之前的回路的放大倍数K1，以及增加这一段回路中积分环节的数目。
10、频率响应的概念：线性定常系统对谐波输入的稳态响应称为频率响应。
11、频率特性的组成：幅频特性和相频特性。
12、稳定性的概念：系统在扰动作用下，输出偏离原平衡状态，待扰动消除后，系统能回到原平衡状态〔无静差系统〕或到达新的平衡状态〔有静差系统〕。
交流负反馈的四种基本组态
2、电流串联负反馈电路
反馈网络由R组成。根据 运放的虚地原则，iN-≈0，有
u f ui
u f RiO
则：
uf Fui R io
1 iO 1 Aiuf Fui u f R uO uO iO RL Auuf RL Aiuf ui iO ui R
15
2、当（1+AoF）>1时，则Af<Ao，即引入负反馈 后放大倍数比无负反馈时有下降。
AO Af 1 AO F
3、当（1+AoF）<1时，则Af >Ao，即引入反馈为 正反馈，该现象发生在原在中频段为负反馈的电路， 工作于低频或高频段后由于放大倍数降低或产生附加 相移时可能出现该现象。 4、当（1+AoF）=0时，则Af =∞，即在没有输入 信号条件下仍有输出信号。该现象称为自激振荡。对 负反馈电路，自激振荡会破坏正常工作状态，应尽量 避免和消除。在有的场合也利用正反馈产生自激振荡 给电路提供信号源。 16
21
3、电压并联负反馈电路
反馈网络由R组成。 根据运放的虚地原则 ip+≈0，有
uo if R if 1 则： Fiu uo R
i f ii
1 uO Auif R Fiu i f uO uO ii 1 R Ausf Auif us ii us RS RS
22
4、电流并联负反馈电路
反馈网络由R1、R2 组成。根据运放的虚地 原则ip+≈0，有
R2 if iO R1 R2 i 则： Fii f R2 io R1 R2 1 iO R1 R2 R1 Aiif ( 1 ) Fii i f R2 R2 uO iO RL RL R1 RL Ausf Aiif ( 1 ) us ii Rs RS R2 RS
反馈放大电路
+VCC
首先规定电路输入信号在某一时刻对地 ① 首先规定电路输入信号在某一时刻对地 的极性； 的极性； 再以此为依据， ② 再以此为依据，逐级判断电路中各相关 点电流的流向和电位的极性，从而得到输出 点电流的流向和电位的极性， 信号的极性； 信号的极性； ③ 然后根据输出信号的极性判断反馈信号 的极性： 的极性：
若反馈信号与输入信号同时加在同相端或反相端为并联反馈。 若反馈信号与输入信号同时加在同相端或反相端为并联反馈。
反馈反 输输反
u－ u+
u－
－ ∞ A + +
输输反 反馈反
u+
－ ∞ A + +
若反馈信号与输入信号一个加在同相端一个加在反相端则为串联反馈
输输反
u+ u－
+ －
A
∞
+
输输反
u－ u+
－ ∞ A + +
反馈反
若反馈信号与输入信号一个加在基极一个加在发射极则为串联反馈。 若反馈信号与输入信号一个加在基极一个加在发射极则为串联反馈。
输输反
T
反馈反
反馈反
T
输输反
反馈的概念、 反馈的概念、类型及判断方法
反馈的类型及判断方法——串联反馈与并联反馈 反馈的类型及判断方法——串联反馈与并联反馈
对于集成运放电路： 对于集成运放电路：
反馈放大电路
本章主要内容
反馈的概念、 反馈的概念、类型及判断方法 负反馈放大电路的四种组态 负反馈放大电路增益的一般表达式 负反馈对放大电路性能的影响 深度负反馈放大电路的分析 负反馈放大电路的稳定性问题
反馈的概念、 反馈的概念、类型及判断方法
现代控制工程简答题
现代控制工程简答题1、控制系统的基本构成及特点。
2、现代控制理论的主要内容。
3、控制系统的状态空间描述及意义。
4、线性定常非齐次连续系统状态（方程解）的动态特性。
参考答案：1、控制系统主要由具有动态特性的被控对象系统、实现控制作用的控制机构、完成数据收集的检测机构，以及实现性能指标评价和信息处理的计算机构等部分构成。
控制系统的主要特点为：以动态系统为控制对象，通过施加必要的操作，实现对象系统状态按照指定的规律进行变化，达到某一特定功能；强调动态过程和动态行为的目的性、稳定性、能观测性、可控性、最优性以及时实性等；控制系统的数学模型主要用微分方程描述，设计方法为动态优化方法。
，2、主要包括五个方面：①线性系统理论（状态空间描述、能控性、能观测性和稳定性分析，状态反馈、状态观测器及补偿理论和设计方法），②建摸和系统辩识（模型结构及参数辩识方法论、参数估计理论），③最优滤波理论（卡尔曼滤波理论），④最优控制理论（经典变分法、最大值原理法、动态规划法），⑤自适应控制理论（模型参考自适应控制方法论、自校正控制方法论、鲁棒稳定自适应理论等）。
3、控制系统的状态空间描述：由状态方程和输出方程组成的状态空间表达式。
状态方程是一个一阶微分方程组，描述系统输入与系统状态的变化关系，即系统的内部描述；输出方程是一个代数方程，主要描述系统状态与系统输出的关系，即系统的外部描述。
意义：状态空间描述反映了控制系统的全部信息，是对系统特性的全部描述，是实现现代控制系统分析、设计的重要手段。
4、线性定常非齐次连续系统状态（方程解）的一般形式为：动态特性：系统状态的动态运动（随时间变化过程）受两部分作用，第一部分为系统初始状态的转移作用，即系统的自由运动项；第二部分为控制输入信号激励下的受控作用，即系统的强迫运动项。
适当选择控制输入，可使系统状态在状态空间中获得满足要求的最佳轨线。
1、控制工程理论（控制科学）的基本任务及广义定义。
机械工程控制基础复习资料Word版
机械工程控制基础1.输入量: 给定量称为输入量。
2.输出量:被控量称为输出量。
3.反馈:就是指将输出量全部或部分返回到输入端，并与输入量比较。
4.偏差:比较的结果称为偏差。
5.干扰：偶然的无法加入人为控制的信号。
它也是一种输入信号，通常对系统的输出产生不利影响。
6.系统：相互作用的各部分组成的具有一定功能的整体。
7.系统分类：按反馈情况：开环控制系统和闭环控制系统；按输出量的变化规律：自动调节系统、随动系统和程序控制系统；按信号类型：连续控制系统和离散控制系统；按系统的性质：线性控制系统和非线性控制系统；按参数的变化情况：定常系统和时变系统；按被控量：位移控制系统、温度控制系统和速度控制系统。
8.机械工程控制论的研究对象：它研究的是机械工程广义系统在一定的外界条件（即输入或激励、干扰）作用下，从系统的一定的初始状态出发，所经历的由其内部的固有特性（即由系统的结构与参数所决定的特性）所决定的整个动态历程；研究这一系统及其输入、输出三者之间的动态关系——广义系统的动力学问题。
9.会分析简单系统的工作原理。
10.拉普拉斯变换：若一个时间函数ƒ（t），称为原函数，经过下式计算转换为象函数F(s)：,记为称F(s)为ƒ (t)的Laplace变换其中算子s=σ+ jω为复数。
11.常用的拉氏变换表12.拉氏变换的主要定理（特别是线性定理、微分定理）（1）比例定理（很重要，系统微分方程进行拉氏变换常用）输出量不失真、无惯性、快速地跟随输入量，两者成比例关系。
13.线性系统：系统的数学模型都是线性关系。
14.线性定常系统：用线性常微分方程描述的系统。
15.叠加原理：系统在几个外加作用下所产生的响应，等于各个外加作用单独作用的响应之和。
叠加原理有两重含义：均匀性（齐次性）和可叠加性。
叠加原理有两重含义：均匀性（齐次性）和可叠加性。
这个原理是说，多个输入同时作用于线性系统的总响应，等于各个输入单独作用时分别产生的响应之和，且输入增大若干倍时，其输出亦增大同样的倍数。
运算放大器与负反馈
（4）如果需要提高放大电路的输入电阻，应该引入串联负反馈； 如果需要减小放大电路的输入电阻，应该引入并联负反馈。
3.3 理想运算放大器
3.3.1 理想运算放大器的电路模型
这就是同号器或称电压跟随器，电路如图3.4.4所示。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
3.4 运算放大器的线性应用
3.4.3 差动输入运算
差动运算放大电路在测量和控制系统中应用很广泛，它的两个输入 端都有信号输入，其运算电路如图3.4.5所示。由于引入深度负反馈， 运放电路为线性应用电路，故可应用叠加原理进行分析。
当uI1单独作用于集成运放时，电路是一个反相基本电路，故uO1为
第3章 运算放大器与负反馈
前言
集成运算放大器（integrated operational amplifier） 是一种高增益的多级直接耦合放大器，是模拟集成电路中最 主要的一类器件。由于早期它主要用于模拟量的某些数学运 算，故称为运算放大器。随着近代集成电路技术的发展，目 前集成运算放大器的性能已达到了相当理想的程度，如电压 放大倍数可达108，输入电阻达几百兆欧，输出电阻小到几欧， 共模抑制比高达160 dB。几乎不存在失调和漂移，其性能十 分稳定可靠，且使用方便、价格低廉，从而使它的应用超出 了模拟运算的范围，在信号处理、信号测量、波形转换及自 动控制等领域都得到了广泛应用。集成运算放大器是电子线 路中重要的元器件，集成运算放大器的运用是电子技术最重 要的基础部分。
iI≈iF 及
u-≈u+=0（虚地） 由图3.4.1可得
所以闭环电压放大倍数为
3.4 运算放大器的线性应用
第章放大电路中的反馈
解2：
Fiu
If U 0
U0 / R2 U 0
1 R2
Auif
1 Fiu
R2
Ii
Ui U R1
Ui R1
Auuf
U 0 U i
U 0 Ii R1
Auif R1
R2 R1 28
例：求图示电路的闭环放大倍数。
io
i2
i2 R1
R3
R2
R1
R2 R3
R3
i2
iO
i2
R1
R3 R2
R3
io
1+AF≫1的条件，因而，在近似分析中均可认为Af≈1/F，而
不必求出基本放大电路的A。
24
6.4.1. 深度负反馈的实质
当1 A F
F
X f X o
1时，称之为深度负反馈，此时，A f
故
X i
X o F
X o
X f X o
X f
X O X i
1 F
而 X iX d X f
X d 0
所以深度负反馈的实质 是忽略了净输入量 X d
3、负反馈是将引回的反馈量与输入量相减，从而调整电路的净 输入量，进而调整输出量。
要想对负反馈放大电路进行定量分析，首先应研究下列问题：
1、从输出端看，反馈量是取自输出电压，还是取自输出电流；
2、从输入端看，反馈量与输入量是以电压方式相叠加（串联） 还是以电流方式相叠加（并联）。
综合考虑输入端和输出端，可把负反馈分为四种：
12
uF
R1 R1 R2
uO
uO 0,uF 0 为电压反馈 uD (uI uF ) 为串联负反馈
所以，为电压串联负反馈。
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反 馈
一、定义及组成
1、定义
将放大电路输出量（电压或电流）的一部分或全部,通过某些元件或网络（称为反馈网络）,反向送回到输入端,来影响原输入量（电压或电流）的过程。
有反馈的放大电路称为反馈放大电路。
反馈未连接的放大电路称为基本放大电路。
2、组成：
(a)
注意：反馈网络F 的判断。
（输入、输出间的电路）
二、基本关系式(负反馈)
f i id x x x +=净输入信号
注意：i x 、f x 同一端id x 为两者之和；不同端id x 为两
者之差。
AF
A x x A x x x x A i o f o f
id
o +====1闭环增益F F 反馈开环增益系数 反馈深度：1+AF ,它的大小反映了反馈的强弱;
环路增益：AF 。
三、反馈的极性：正反馈、负反馈 判断方法： “瞬时极性法”：
（1）反馈是输入、输出之间网络；
（2）运放为差分输入，放大的是输入信号之差。
（3）i X 、f X 同一端，f i id X X X +=；不同端，f i id X X X -=。
四、反馈组态判断方法：
1、找出反馈网络；
（输出、输入之间的电路连接）
2、判断反馈极性；
（瞬时极性法）
3、判断反馈类型。
（反馈量直接取自输出电压，电压反馈；反馈量直接加到输入电压，并联反馈）
4、叙述反馈组态。
（电压-电流并联-串联负-正反馈）
五、负反馈对放大器性能的影响
1、减小非线性失真；
2、提高放大器的稳定性，闭环增益减至A AF +11；
3、扩展通频带 ；
4、负反馈对输入电阻的影响
串联负反馈增大输入电阻,输入电阻是无反馈时输入电阻的(1+AF )倍，即∞。
并联负反馈减小输入电阻,输入电阻是无反馈时输入电阻的AF +11倍（按定义实际计算）。
5、负反馈对输出电阻的影响
电压负反馈减小输出电阻，输出电阻是开环输出电阻的AF +11倍，即0。
电流负反馈增大输出电阻，输出电阻是开环输出电阻的（1+AF ）倍（按定义实际计算）。
六、引入负反馈的原则
1、稳定Q点，引入直流负反馈; 改善交流性能，引入交流负反馈；
2、稳定输出电压，引入电压负反馈; 稳定输出电流，引入电流负反馈;
3、减小输出电阻，引入电压负反馈; 增大输出电阻，引入电流负反馈;
4、减小输入电阻，引入并联负反馈; 增大输入电阻，引入串联负反馈;。