在反饋系統(tǒng)中，正或負的全部或部分輸出信號反饋到輸入

反饋系統(tǒng)過程信號，因此是信號處理器。反饋系統(tǒng)的處理部分可以是電氣或電子的，范圍從非常簡單到高度復雜的電路。

簡單的模擬反饋控制電路可以使用單個或分立元件構建，例如晶體管，電阻器和電容器等，或者使用基于微處理器和集成電路（IC）形成更復雜的數(shù)字反饋系統(tǒng)。

正如我們所看到的，開環(huán)系統(tǒng)就是這樣，開放式結束，沒有試圖補償由于電路參數(shù)的變化引起的電路條件的變化或負載條件的變化，例如增益和穩(wěn)定性，溫度，電源電壓變化和/或外部干擾。但是，通過引入反饋可以消除或至少顯著降低這些“開環(huán)”變化的影響。

反饋系統(tǒng)是輸出信號為采樣然后反饋到輸入以形成驅動系統(tǒng)的錯誤信號。在前面關于閉環(huán)系統(tǒng)的教程中，我們看到一般來說，反饋由一個子電路組成，該子電路允許來自系統(tǒng)的一小部分輸出信號以產(chǎn)生響應的方式修改有效輸入信號。這可能與沒有這種反饋時產(chǎn)生的響應大不相同。

反饋系統(tǒng)非常有用，廣泛用于放大器電路，振蕩器，過程控制系統(tǒng)以及其他電子系統(tǒng)的類型。但是，為了使反饋成為一種有效的工具，必須對其進行控制，因為不受控制的系統(tǒng)會振蕩或無法運行。反饋系統(tǒng)的基本模型如下：

反饋系統(tǒng)框圖模型

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這種傳感，控制和驅動的基本反饋回路是反饋控制系統(tǒng)背后的主要概念，有幾個很好的理由可以解釋為什么反饋應用于電子電路中：

可以精確控制電路特性，例如系統(tǒng)增益和響應。

電路特性可以獨立于電源電壓或溫度變化等工作條件。

由于所用組件的非線性特性導致的信號失真可以大大減少。

頻率響應，增益和帶寬電路或系統(tǒng)可以很容易地控制在極限范圍內。

雖然有許多不同類型的控制系統(tǒng)，但只有兩種主要類型的反饋控制，即：負F eedback和正反饋。

正反饋系統(tǒng)

在“正反饋控制系統(tǒng)”中，添加了設定值和輸出值控制器一起作為反饋與輸入“同相”。正（或再生）反饋的效果是“增加”系統(tǒng)增益，即，應用正反饋的總增益將大于沒有反饋的增益。例如，如果有人稱贊你或給你積極的反饋意見，你會對自己感到高興并且精力充沛，你會感到更積極。

但是，在電子和控制系統(tǒng)中要多得多贊美和積極反饋會增加系統(tǒng)增益太多，這會引起振蕩電路響應，因為它會增加有效輸入信號的幅度。

正反饋系統(tǒng)的一個例子可能是基于電子放大器的電子放大器。運算放大器，或運算放大器，如圖所示。

正反饋系統(tǒng)

正面通過反饋電阻將 Vout 的一小部分輸出電壓信號反饋到同相（ + ）輸入端，實現(xiàn)運算放大器的反饋控制， R F 。

如果輸入電壓 Vin 為正，則運算放大器放大此正信號，輸出變?yōu)楦?。一些輸出電壓通過反饋網(wǎng)絡返回到輸入端。

因此輸入電壓變得更加正，導致更大的輸出電壓等等。最終輸出在其正電源軌上變得飽和。

同樣，如果輸入電壓 Vin 為負，則反向發(fā)生，運算放大器在其負電源軌飽和。然后我們可以看到正反饋不允許電路作為放大器起作用，因為輸出電壓很快就會飽和到一個電源軌或另一個電源軌，因為正反饋回路“更多導致更多”和“更少導致更少”。

然后，如果任何系統(tǒng)的環(huán)路增益為正，則傳遞函數(shù)為： Av = G /（1-GH）。請注意，如果 GH = 1 系統(tǒng)增益 Av =無窮大，電路將開始自振蕩，之后不需要輸入信號來維持振蕩，這很有用如果你想制作振蕩器。

雖然通常被認為是不合需要的，但這種行為在電子設備中用于獲得對條件或信號的非常快速的切換響應。使用正反饋的一個示例是滯后，其中邏輯設備或系統(tǒng)維持給定狀態(tài)直到某個輸入超過預設閾值。這種類型的行為稱為“雙穩(wěn)態(tài)”，通常與邏輯門和數(shù)字開關器件（如多諧振蕩器）相關聯(lián)。

我們已經(jīng)看到正向或再生反饋會增加增益和不穩(wěn)定的可能性。一個可能導致自振蕩的系統(tǒng)，因此，正反饋廣泛用于振蕩電路，如振蕩器和時序電路。

否定反饋系統(tǒng)

在“負反饋控制系統(tǒng)”中，當反饋與原始輸入“異相”時，設定點和輸出值相互減去。負（或退化）反饋的效果是“減少”增益。例如，如果有人批評你或給你負面的反饋意見，你會對自己感到不快，因此缺乏精力，你感覺不那么積極。

因為負面反饋會產(chǎn)生穩(wěn)定的電路反應，提高穩(wěn)定性并增加在給定系統(tǒng)的工作帶寬中，大多數(shù)控制和反饋系統(tǒng)都是退化的，降低了增益的影響。

負反饋系統(tǒng)的一個例子是基于運算放大器的電子放大器，如圖所示。

負反饋系統(tǒng)

放大器的負反饋控制是通過應用輸出電壓信號的一小部分 Vout 通過反饋電阻 Rf 返回反相（ - ）輸入端。

如果輸入電壓 Vin 為正，則運算放大器放大此正信號，但因為它連接到放大器的反相輸入端，并且輸出變得更負面。一些輸出電壓通過 Rf 的反饋網(wǎng)絡返回到輸入端。

因此輸入電壓被負反饋信號降低，導致輸出電壓更小等等。最終輸出將穩(wěn)定下來并穩(wěn)定在由 Rf÷Rin 的增益比確定的值。

同樣，如果輸入電壓 Vin 為負，反向發(fā)生，運算放大器輸出變?yōu)檎ǚ聪啵@增加了負輸入信號。然后我們可以看到負反饋允許電路用作放大器，只要輸出在飽和極限內。

因此我們可以看到輸出電壓穩(wěn)定并受反饋控制，因為負反饋回路“更多導致更少”和“更少導致更多”。

然后如果環(huán)路增益對于任何系統(tǒng)，傳遞函數(shù)都是正的： Av = G /（1 + GH）。

在放大器中使用負反饋過程控制系統(tǒng)很普遍，因為通常負反饋系統(tǒng)比正反饋系統(tǒng)更穩(wěn)定，如果負反饋系統(tǒng)在任何頻率下都不會自動振蕩，除了給定的電路條件外，它被認為是穩(wěn)定的。

另一個優(yōu)點是負反饋還使控制系統(tǒng)對組件值和輸入的隨機變化更具免疫力。當然沒有什么是免費的，所以必須謹慎使用，因為負反饋會顯著改變給定系統(tǒng)的運行特性。

反饋系統(tǒng)的分類

到目前為止，我們已經(jīng)看到了輸出信號“反饋”到輸入端子的方式，對于反饋系統(tǒng)，這可以是正反饋或負反饋。但是測量輸出信號并將其引入輸入電路的方式可能非常不同，導致反饋的四種基本分類。

根據(jù)放大的輸入量和所需的輸出條件，輸入和輸出變量可以建模為電壓或電流。因此，單回路反饋系統(tǒng)有四種基本分類，其中輸出信號反饋到輸入端，它們是：

系列 - 分流配置- 電壓輸入和電壓輸出或壓控電壓源（VCVS）。

并聯(lián)配置- 電流輸入和輸入電壓輸出或電流控制電壓源（CCVS）。

串聯(lián)配置- 電壓輸入和電流輸出或壓控電流源（VCCS）。

分流系列配置- 電流輸入和電流輸出或電流控制電流源（CCCS）。

這些名稱來自反饋網(wǎng)絡在輸入和輸出級之間連接的方式，如圖所示。

系列 - 并聯(lián)反饋系統(tǒng)

串聯(lián) - 并聯(lián)反饋，也稱為串聯(lián)電壓反饋，用作電壓控制反饋系統(tǒng)。從反饋網(wǎng)絡反饋的誤差電壓與輸入的系列相同。從輸出反饋的電壓與輸出電壓成比例， Vo ，因為它是并聯(lián)或并聯(lián)連接。

串聯(lián) - 并聯(lián)反饋系統(tǒng)

對于串聯(lián)分流連接，配置定義為輸出電壓，Vout定義為輸入電壓Vin。大多數(shù)反相和非反相運算放大器電路以串聯(lián)分流反饋工作，產(chǎn)生所謂的“電壓放大器”。作為電壓放大器的理想輸入電阻， Rin 非常大，理想的輸出電阻 Rout 非常小。

然后是“系列” - 反饋配置“作為真正的電壓放大器工作，因為輸入信號是電壓，輸出信號是電壓，因此傳輸增益如下： Av = Vout÷Vin 。請注意，此數(shù)量是無量綱的，因為其單位為伏/伏。

分流系列反饋系統(tǒng)

分流系列反饋，也稱為分流電流反饋，用作電流 - 電流控制反饋系統(tǒng)。反饋信號與負載中流動的輸出電流 Io 成比例。反饋信號與輸入并聯(lián)或分流反饋，如圖所示。

分流系列反饋系統(tǒng)

對于并聯(lián)串聯(lián)連接，配置定義為輸出電流，Iout定義為輸入電流Iin。在并聯(lián) - 串聯(lián)反饋配置中，反饋的信號與輸入信號并聯(lián)，因此是電流，而不是增加的電壓。

這種并聯(lián)分流反饋連接通常不會影響系統(tǒng)的電壓增益，因為對于電壓輸出，需要輸入電壓。此外，輸出端的串聯(lián)連接增加了輸出電阻 Rout ，而輸入端的分流連接降低了輸入電阻 Rin 。

然后“并聯(lián) - 串聯(lián)反饋配置”用作真正的電流放大器，因為輸入信號是電流而輸出信號是電流，因此傳輸增益如下： Ai = Iout÷Iin 。請注意，此數(shù)量是無量綱的，因為其單位為安培/安培。

系列 - 串聯(lián)反饋系統(tǒng)

系列 - 系列反饋系統(tǒng)，也稱為串聯(lián)電流反饋，用作電壓 - 電流控制反饋系統(tǒng)。在串聯(lián)電流配置中，反饋誤差信號與輸入串聯(lián)，并與負載電流 Iout 成比例。實際上，這種類型的反饋將電流信號轉換為實際反饋的電壓，這是從輸入中減去的電壓。

串聯(lián) - 反饋系統(tǒng)

對于串聯(lián)系列連接，配置定義為輸出電流，Iout定義為輸入電壓Vin。由于串聯(lián)連接的輸出電流 Iout 作為電壓反饋，因此會增加系統(tǒng)的輸入和輸出阻抗。因此，該電路作為跨導放大器效果最佳，具有理想的輸入電阻， Rin 非常大，理想的輸出電阻 Rout 也非常大。

然后“串聯(lián)反饋配置”用作跨導型放大器系統(tǒng)，因為輸入信號是電壓而輸出信號是電流。然后對于串聯(lián)反饋電路，傳輸增益如下： Gm = Iout÷Vin 。

并聯(lián)反饋系統(tǒng)

并聯(lián)反饋系統(tǒng)，也稱為分流電壓反饋，用作電流 - 電壓控制反饋系統(tǒng)。在并聯(lián) - 分流反饋配置中，反饋的信號與輸入信號并聯(lián)。檢測輸出電壓，并從分流器中的輸入電流中減去電流，并將電流減去電流，而不是減去的電壓。

分流 - 分流反饋系統(tǒng)

對于并聯(lián) - 并聯(lián)連接，配置定義為輸出電壓，Vout定義為輸入電流Iin。當輸出電壓作為電流反饋到電流驅動輸入端口時，輸入和輸出端子的分流連接會降低輸入和輸出阻抗。因此，該系統(tǒng)作為具有理想輸入電阻的跨阻系統(tǒng)效果最佳， Rin 非常小，理想的輸出電阻 Rout 也非常小。

然后，分流電壓配置用作跨阻型電壓放大器，因為輸入信號是電流，輸出信號是電壓，因此傳輸增益如下： Rm = Vout÷Iin 。

反饋系統(tǒng)摘要

我們已經(jīng)看到反饋系統(tǒng)是對輸出信號進行采樣然后反饋到輸入以形成驅動系統(tǒng)的誤差信號，根據(jù)所用反饋的類型，與系統(tǒng)輸入信號混合的反饋信號可以是電壓或電流。

反饋總會改變性能系統(tǒng)和反饋裝置可以是正（再生）或負（退化）型反饋系統(tǒng)。如果系統(tǒng)周圍的反饋回路產(chǎn)生負增益的環(huán)路增益，則反饋被認為是負的或退化的，負反饋的主要影響是降低系統(tǒng)增益。

但是環(huán)路周圍的增益是正的，據(jù)說系統(tǒng)具有正反饋或再生反饋。正反饋的作用是增加增益，這可能導致系統(tǒng)變得不穩(wěn)定并且振蕩，特別是如果 GH = -1 。

我們也看到了方框圖可以用于演示各種類型的反饋系統(tǒng)。在上面的框圖中，輸入和輸出變量可以建模為電壓或電流，因此有四種輸入和輸出組合，代表可能的反饋類型，即：串聯(lián)電壓反饋，分流電壓反饋，串聯(lián)電流反饋和并聯(lián)電流反饋。

這些不同類型的反饋系統(tǒng)的名稱來源于反饋網(wǎng)絡在輸入和輸出級之間并聯(lián)（分流）或串聯(lián)連接的方式。

在下一個教程中關于反饋系統(tǒng)，我們將研究負反饋對系統(tǒng)的影響，并了解它如何用于提高控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性。