Отрицательная обратная связь

Отрица́тельная обра́тная связь (ООС) в тип обратной связи, при которой выходной сигнал передается обратно на вход для погашения части входного сигнала, (то есть, изменяя входной сигнал таким образом, чтобы противодействовать изменению выходного сигнала). ^{[прояснить]}^[1].

Говоря упрощённо, отрицательная обратная связь - это такое влияние выхода системы на вход ("обратное"), которое уменьшает действие входного сигнала на систему.

Если обратная связь может полностью компенсировать ("заглушить") входящий сигнал, система относится к классу регуляторов (поплавковый механизм) или следящих усилителей (гидроусилитель).
Если же обратная связь уменьшает только часть входного сигнала (см. коэффициент обратной связи), то влияние входа на систему (и выход) будет меньше, но более стабильное ("чёткое"), так как случайные изменения параметров системы (и, соответственно, колебания выхода) будут в значительной степени скомпенсированы через линию обратной связи.

Отрицательная обратная связь делает систему более устойчивой к случайному изменению параметров.

Методы математического анализа систем, в том числе и охваченных отрицательной обратной связью, подробно рассматриваются теорией автоматического управления.

Содержание

1 Бытовой пример
2 Отрицательная обратная связь в электронике
3 Отрицательная обратная связь в живых системах
4 См. также
5 Примечания

[править] Бытовой пример

Одним из самых простых примеров может служить устройство простейшего сливного бачка. По мере наполнения сливного бачка уровень воды в нем поднимается, что приводит к всплыванию поплавка, который блокирует дальнейшее поступление воды.

[править] Отрицательная обратная связь в электронике

Показательный пример использования отрицательной обратной связи в построение усилителя со стабильным коэффициентом усиления на основе операционного усилителя.

Пусть дан некоторый ОУ с коэффициентом усиления порядка 10⁶. На основе этого ОУ нужно построить усилитель со входным сопротивлением не менее 5 кОм и коэффициентом усиления 2. Для этого на инвертирующий вход ОУ ставится резистор с сопротивлением, чуть больше требующегося входного (допустим, 7 кОм), а в цепь обратной связи в резистор с номиналом в 2 раза больше. Аналитическая формула показывает, что такой способ построения усилителей является приближённым, однако в силу большой паллетный величины коэффициента усиления, погрешность от применённых допущений оказывается меньше, чем от неточности изготовления элементов.

Обычно ООС позволяет добиться хороших параметров усилителя, однако это справедливо в общем случае только для усиления постоянного тока или низких частот. Поскольку с повышением частоты задержка, вносимая усилителем, начинает давать существенный фазовый сдвиг усиливаемого сигнала, то и ООС работает уже не в соответствии с расчётом. Если и далее повышать частоту, то когда задержка станет порядка полупериода сигнала (то есть порядка 180 градусов по фазе), то ООС превратится в ПОС, а усилитель в в генератор. Для предотвращения этого, цепь ООС должна делаться частотно-зависимой.

В СВЧ усилителях обратная связь неприменима, поэтому стабилизировать усиление СВЧ каскадов весьма непросто. Однако, если нужно стабилизировать не усиление, а амплитуду (мощность) выходного сигнала, это легко реализовать в виде АРУ.

[править] Отрицательная обратная связь в живых системах

Отрицательная обратная связь широко используется живыми системами разных уровней организации в от клетки до экосистем в для поддержания гомеостаза. Например, в клетках на принципе отрицательной обратной связи основаны многие механизмы регуляции работы генов (например, лактозный оперон), а также регуляция работы ферментов (ингибирование конечным продуктом метаболического пути). В организме на этом же принципе основана система гипоталамо-гипофизарной регуляции функций, а также многие механизмы нервной регуляции, поддерживающие отдельные параметры гомеостаза (терморегуляция, поддержание постоянной концентрации диоксида углерода и глюкозы в крови и др.). В популяциях отрицательные обратные связи (например, обратная зависимость между плотностью популяции и плодовитостью особей) обеспечивают гомеостаз численности.

[править] См. также

Положительная обратная связь

[править] Примечания

в‘ П. Хоровиц, У. Хилл. Искусство схемотехники = The art of electronics. в 4-е изд. в М.: Мир, 1993. в Т. 1. в С. 181. в 50 000 экз. в ISBN 5-03-002337-2

Это заготовка статьи об электронике. Вы можете помочь проекту, исправив и дополнив её.

Это заготовка статьи по физике. Вы можете помочь проекту, исправив и дополнив её.

[0] в‘ П. Хоровиц, У. Хилл. Искусство схемотехники = The art of electronics. в 4-е изд. в М.: Мир, 1993. в Т. 1. в С. 181. в 50 000 экз. в ISBN 5-03-002337-2

[1]

Отрицательная обратная связь

Содержание

[править] Бытовой пример

[править] Отрицательная обратная связь в электронике

[править] Отрицательная обратная связь в живых системах

[править] См. также

[править] Примечания

Личные инструменты

Пространства имён

Варианты

Просмотры

Действия

Поиск

Навигация

Участие

Печать/экспорт

Инструменты

На других языках