Отрицательная обратная связь, часть 3: улучшение шумовых характеристик, линейности и импеданса

Цель получения обратной связи

Человек не любит жить в неведении. Любая персона хочет, чтобы в жизни была определенность. И для этого собеседники требуют друг от друга обратную связь. Пример: сотруднику шеф говорит, что ему нужно выйти на работу в выходной. Понятно, что человек недоволен, тем не менее, его предупредили и ему приходится давать обратную связь, чтобы начальство знало и могло планировать производства, рассчитывая на своего подчиненного. Какие цели преследует обратная связь:

• Психологический комфорт. Обратная связь дает человеку возможность представлять, о чем думает и как поведет себя собеседник.
• Возможность планирования. Благодаря отклику оппонента человек может планировать свое время и грамотно им распоряжаться.
• Дает человеку обдумать и поступать в соответствии с реакциями своего оппонента.

Виды обратной связи

Обратная связь может выражаться словами, жестами, поступками и даже молчанием.

Главное результат

Рассмотрим основные виды обратной связи:

Невербальная обратная связь – в беседе с деловым человеком необходимо учитывать его мимику и жесты. Поза собеседника, расстояние между вами, обращение с предметами и аксессуарами характеризуют его поведение и настроение.

Словесная обратная связь – чтобы общение было эффективным, необходимо научиться слушать

Обращая внимание на факты и настроение собеседника, мы имеем возможность получить больше информации и проявить свое уважение.

Положительная обратная связь – положительная оценка приносит человеку удовольствие, мотивирует на дальнейшее развитие.

Отрицательная обратная связь – конструктивная критика полезна не меньше, чем похвала. Благодаря ей человек имеет возможность выслушать объективное мнение, на основании которого можно исправить отмеченные недостатки

К примеру: «Во время нашей беседы я заскучал. Но хочу отметить, что все остальные очень внимательно вас слушали».

Может быть и отрицательная

• Ненамеренная обратная связь – возникает в результате поступления неожиданной, искренней и адекватной информации.
• Специальная обратная связь – беседа дополняется конкретными данными, позволяющими увеличить производительность.
• Безоценочная обратная связь – диалог, в котором нет необходимости проводить оценку. Главной задачи подобной беседы является максимальный поток информации с объяснениями и уточнениями.
• Оценочная обратная связь – в процессе беседы человеку необходимо выразить свое мнение относительно обсуждаемого объекта. Уместная как положительная, так и отрицательная оценка.

Цепь — положительная обратная связь

Цепь положительной обратной связи осуществляет передачу части выходного напряжения на вход без дополнительного сдвига фазы только на одной частоте.
 

Цепь положительной обратной связи включают между коллектором усилителя на транзисторе Т3 и базой эмиттерного повторителя, что обеспечивает выполнение условия баланса фаз. Такое включение создает угол сдвига фаз, равный 180, что является условием возникновения отрицательной обратной связи.
 

Цепь положительной обратной связи состоит из последовательной и параллельной RC-ячеек. Эти RC-ячейки образуют два плеча делителя переменного напряжения, снимаемого с нагрузочного резистора R8 транзистора V3 второго ( выходного) каскада и поступающего в цепь базы составного транзистора V1V2 первого каскада.
 

Цепь положительной обратной связи осуществляет передачу части выходного напряжения на вход без дополнительного сдвига фазы только на одной частоте.
 

Нарушается цепь положительной обратной связи в схеме блокинг-генератора.
 

Если цепь положительной обратной связи создается дополнительной лампой, то генератор называется санатронным. Если же в этой цепи используется катодное сопротивление, то генератор называется фантастронным.
 

Изменена цепь положительной обратной связи. Такая обратная связь обеспечивает более быстрое переключение транзисторов усилителя, в связи с чем уменьшается мощность, рассеиваемая в транзисторах, и повышается надежность регулятора.
 

С-генераторах цепи положительной обратной связи составлены из резисторов и конденсаторов и имеют слабо выраженные избирательные свойства. Поэтому в таких генераторах генерируется напряжение той частоты, для которой выполняется условие суммы фаз. С-генераторов является то, что они легко могут быть перестроены для генерирования напряжений звуковой частоты в пределах от 20 гц до 20 кгц. Этот диапазон легко может быть расширен вплоть до 1 5 Мгц. Однако для получения частот выше 1 кгц более компактными оказываются LC-генераторы, особенно на фиксированные частоты.
 

При этом цепь положительной обратной связи в запертой лампе разрывается и состояние схемы становится устойчивым.
 

В схеме цепь положительной обратной связи замыкается через кварц, отрицательной — через конденсатор Сн. При настройке контура на частоту, отличную от резонансных частот кварца, последний не осциллирует и действует как статическая емкость. Если L LZ и Сн Со, то генератор не возбуждается. Настройка контура на одну из гармоник кварца приводит к его возбуждению; вблизи частоты Ыцос эквивалентное сопротивление кварца резко падает, положительная обратная связь преобладает над отрицательной и генератор возбуждается.
 

Управление шаговым двигателем

Выполнение операций шаговым агрегатом может осуществляться несколькими методами. Каждый из которых отличается способом подачи сигналов на пары полюсов. Всего выделяют тир метода активации обмоток.

Волновой – в таком режиме происходит возбуждение только одной обмотке, к которой и притягиваются роторные полюса. При этом шаговый двигатель не способен вытягивать большую нагрузки, так как выдает лишь половину момента.

Полношаговый — в таком режиме происходит одновременная коммутация фаз, то есть, возбуждаются сразу обе. Из-за чего обеспечивается максимальный момент, в случае параллельного соединения или последовательного включения обмоток будет создаваться максимальное напряжение или ток.

Полушаговый – представляет собой комбинацию двух предыдущих методов коммутации обмоток. Во время реализации которого в шаговом двигателе происходит поочередная подача напряжения сначала в одну катушку, а затем сразу в две. Благодаря чему обеспечивается лучшая фиксация на максимальных скоростях и большее количество шагов.

Для более мягкого управления и преодоления инерции ротора используется микрошаговое управление, когда синусоида сигнала осуществляется микроступенчатыми импульсами. За счет чего силы взаимодействия магнитных цепей в шаговом двигателе получают более плавное изменение и, как следствие, перемещение ротора между полюсами. Позволяет в значительной степени снизить рывки шагового двигателя.

Без контроллера

Для управления бесколлекторными двигателями применяется система Н-моста. Который позволяет переключать полярность для реверса шагового двигателя. Может выполняться на транзисторах или микросхемах, которые создают логическую цепочку для перемещения ключей.

Как видите, от источника питания V напряжение подается на мост. При попарном включении контактов S1 – S4 или S3 – S2 будет происходить движение тока через обмотки двигателя. Что и обусловит вращение в ту или иную сторону.

С контроллером

Устройство контроллера позволяет осуществлять управление шаговым двигателем в различных режимах. В основе контроллера лежит электронный блок, формирующий группы сигналов и их последовательность, посылаемых на катушки статора. Для предотвращения возможности его повреждения в случае короткого замыкания или другой аварийной ситуации на самом двигателе каждый вывод защищается диодом, который не пропусти импульс в обратную сторону.

Популярные схемы управления ШД

Является одним из наиболее помехозащищенных способов работы. При этом прямой и инверсный сигнал напрямую подключается к соответствующим полюсам. В такой схемы должно применяться экранирование сигнального проводника. Прекрасно подходит для нагрузки с низкой мощностью.

В данной схеме происходит объединение положительных вводов контроллера, которые подключаются к положительному полюсу. В случае питания выше 9В требуется включение в схему специального резистора для ограничения тока. Позволяет задавать необходимое количество шагов со строго установленной скоростью, определить ускорение и т.д.

Параллельная обратная связь по напряжению

Параллельная обратная связь по напряжению образуется подключением входа цепи ОС параллельно сопротивлению нагрузки R_H, а выход цепи ОС – параллельно входу усилителя.

Структурная схема параллельной обратной связи по напряжению.

Таким образом, входное напряжение цепи ОС U_СВ равно выходному напряжению на нагрузке U_Н, а выходное напряжение цепи ОС U_ОС пропорционально сумме токов входного сигнала I_СИГ и цепи ОС I_OC на общем входном сопротивлении усилительной схемы.

То есть данная ОС образуется при параллельном соединении входа и выхода усилителя через цепь ОС. Данный вид ОС характеризуется тем, что действие ОС уменьшается при уменьшении сопротивления нагрузки и источника сигнала, а при коротком замыкании входа или выхода действие данного вида ОС прекращается.

Классы работы транзистора в усилителе

Примем, что на вход усилителя подается синусоидальный сигнал.

Различают классы А, АВ, В, С и D в зависимости от положения начальной рабочей точки (статического режима) и величины входного напряжения. Основными характеристиками этих режимов являются нелинейные искажения и КПД. Работа усилителя в соответствующем режиме поясняется с помощью придаточной характеристики на рисунке:

Uвых.А – действует в течение всего периода Uвх.А. Uвых.В – действует в течение половины периода Uвх.В. Uвых.С – действует в течение интервала, меньшего половины периода Uвх.С.

Класс А подразумевает работу на линейной части характеристики с малым сигналом Uвх и сравнительно большой постоянной составляющей Uвх.п. Нелинейные искажения минимальны. Однако КПД резко превышает 0,35. Применяются в высококачественных линейных усилителях.

Класс В характеризуется работой с большим сигналом Uвх. Захватывается нелинейный участок передаточной характеристики. Форма выходного напряжения искажается (полусинусоида). Однако КПД достигает 80%. Применяется в 2-х тактных усилителях мощности.

Класс С характеризуется тем, что входное напряжение больше, чем в классе В. Выходное напряжение действует в течение времени меньшего, чем половина периода. Режим сопровождается большими искажениями усиливаемого напряжения, но КПД приближается к единице. Применяется в избирательных усилителях и автогенераторах.

Класс АВ является промежуточным между А и В.

Класс D — ключевой (транзистор находится или в насыщении, или в отсечке).

Принцип обратной связи

Это то благодаря чему общение становится целесообразным и эффективным. Обратная связь основывается на нескольких принципах:

1. Конкретность. Информация, которой обмениваются участники коммуникации, должна быть проверенной и понятной.
2. Конструктивность. Этот принцип основан на формировании собственных целей общения, но не на оказании давления на другого участника коммуникации. Конструктивная обратная связь реализуется с помощью использования «Я-сообщений» вместо «Вы-сообщений». Например, следует сказать: «Мне хотелось бы выразить свое мнение по этому вопросу», а не: «Вы не правы».
3. Своевременность. Запоздалая обратная связь неэффективна.
4. Продуктивность. Принцип предполагает нацеленность на достижение определенных результатов общения.

Хвалим, критикуем, корректируем

Умение общаться с подчиненными и давать  обратную связь уже традиционно относят  к основным навыкам профессионального менеджера.  Любой руководитель должен быть способен в нужный момент поговорить с сотрудником. И вроде бы, чего уж проще — вызвал и поговорил.  Конкретно и по делу. Похвалил. Покритиковал. Поставил задачи. Нет проблем!

“Он вызвал меня и сказал, что мне начислена премия. И передал письмо, в котором говорилось о том, что премия за  отличное выполнение проекта. Деньги были  очень кстати, но мне хотелось услышать слова благодарности от моего начальника”.

“У нас каждое утро начинается с крика.  Распахивается дверь, и начальник из своего кабинета начинает по очереди всем устраивать “разнос”. Раньше  переживали, а теперь привыкли.  На работу это никак не влияет. Он отведет душу,  и мы дальше работаем”.

“Она вообще не интересуется, как у меня  идёт работа. Даёт задания,  в основном по электронной почте.  Я выполняю.  Такое ощущение, что работаю в другом городе, хотя ее кабинет в десяти метрах от моего стола”.

Последовательная обратная связь по току

Последовательная обратная связь по току образуется путём подключения входа цепи ОС параллельно резистору R_T, а выход цепи ОС подключен последовательно с источником сигнала и входом усилителя.

Структурная схема усилителя с последовательной обратной связью по току.

Последовательная обратная связь по току имеет следующие характеристики. Входное напряжение цепи ОС U_CB пропорционально выходному току усилителя I_CB, который протекает через резисторы R_H, R_T и R_ВЫХ, а выходное напряжение цепи ОС U_ОС совместно с напряжением источника сигнала U_СИГ составляет входное напряжение усилителя U_ВХ.

Из вышеизложенного следует, что при уменьшении сопротивлений R_H, R_T и R_ВЫХ, а также при увеличении входного сопротивления усилителя и источника сигнала действие последовательной ОС по току уменьшается. А при отсутствии нагрузки и холостом ходу на входе схемы данный вид ОС сводится к нулю.

Данная статья не может вместить все сведении об обратной связи, поэтому в ней рассмотрены только схемы различных видов обратных связей. О влиянии ОС на параметры усилительных устройств будет рассказано в следующей статье.

Теория это хорошо, но без практического применения это просто слова.Здесь можно всё сделать своими руками.

викторина

1. Спелое яблоко на дереве вырабатывает молекулу этилена. Эта молекула заставляет окружающие яблоки созревать, и они, в свою очередь, производят этилен, пока все яблоки на дереве не созреют. Что это за пример?A. ГомеостазB. Положительный отзывC. Негативный отзывD. Потенциал действия

Ответ на вопрос № 1

В верно. Это пример положительного отзыва. Этилен, вырабатываемый созревающим яблоком, вызывает созревание других яблок; эффект созревания одного яблока усиливается.

2. Что НЕ является примером положительного отзыва?A. Сокращения во время родовB. Увеличение гормонов, таких как ЛГ, до овуляцииC. Снижение артериального давления, если оно повышеноD. Превращение пепсиногена в пепсин

Ответ на вопрос № 2

С верно. Если артериальное давление повышается, сигналы от мозга будут влиять на сердце и вызвать его замедление, которое возвращает кровяное давление к норме. Это противоположный эффект, как повышение кровяного давления; это действие остановлено и полностью изменено. Снижение артериального давления, когда оно повышено, является примером отрицательной обратной связи.

3. Каковы четыре части петли обратной связи?A. Центр управления, Потенциал действия, Гормон, ЭффекторB. Датчик, Гипофиз, Центр управления, АктиваторC. Стимул, Датчик, Центр управления, ЭффекторD. Стимул, Эффектор, Нейрон, Сенсор

Ответ на вопрос № 3

С верно. В петле обратной связи стимул вызывает изменение гомеостаза, и датчик обнаруживает это изменение. Центр управления реагирует на датчик и принимает меры, например, вырабатывает гормон. Эффекторные органы являются целью петли обратной связи и отвечают на раздражитель.

Петлевое усиление

Величина, которая непосредственно определяет, является ли цепь отрицательной обратной связи устойчивой, – это не коэффициент усиления с обратной связью или коэффициент усиления без обратной связи, а скорее петлевой коэффициент усиления (петлевое усиление), определяемый как Aβ. Напомним нашу формулу для коэффициента усиления усилителя с обратной связью:

\

Эта формула предполагает, что Aβ является положительным числом (потому что положительный Aβ означает, что обратная связь отрицательна). Что происходит, когда Aβ не является положительным? Рассмотрим случай, когда Aβ = -1:

\

В этом контексте коэффициент усиления усилителя с обратной связи, равный бесконечности, соответствует автогенератору – даже при нулевом входе выход насыщен. Таким образом, критической величиной в анализе устойчивости является петлевое усиление.

Важно выработать четкое понимание идеи того, почему возникают проблемы с устойчивостью, и как их предотвратить. Эта последовательность вопросов и ответов должна помочь решить некоторые из наиболее заметных проблем

Вопрос: Откуда взялся этот сдвиг фазы? Я не просил никакого сдвига фазы в моем усилителе.

Ответ: Вспомните, что все усилители в конечном итоге будут демонстрировать спад усиления на высоких частотах. Усиление у операционных усилителей с внутренней компенсацией начинает спадать на очень низких частотах. В любом случае этот спад вызван полюсами где-то в цепи, а полюсы всегда приносят сдвиг фазы, а также уменьшают усиление.

Вопрос: Хорошо, у меня есть сдвиг фазы. Но все мои схемы на ОУ предназначены для применения либо для постоянного напряжения, либо для низкочастотных сигналов. Для моих сигналов не будет большого сдвига фазы, поэтому мне не нужно беспокоиться об устойчивости, верно?

Ответ: Хороший вопрос. К сожалению, частота интересующего вас сигнала, по сути, не имеет значения. Реальные сигналы всегда содержат шум, и часть этого шума будет находиться на высоких частотах. Кроме того, любой случайный скачок напряжения содержит высокочастотную составляющую. Помните, что при достаточном сдвиге фаз мы имеем дело с положительной, т. е. регенеративной, обратной связью. Даже когда эти неизбежные высокочастотные компоненты имеют очень низкую амплитуду, если ваша схема не является устойчивой по своей природе, регенеративный характер положительной обратной связи будет увеличивать их амплитуду до тех пор, пока колебания не станут заметными.

Вопрос: Тогда всё безнадежно! Усилители всегда демонстрируют сдвиг фазы на высоких частотах, а сигналы всегда зависят от высокочастотных составляющих – так как же схема может быть устойчивой?

Ответ: Не отчаивайтесь – здесь вступает в игру петлевое усиление. Подумайте об общей структуре обратной связи: любые сигналы, проходящие по петле обратной связи, умножаются на A, а затем на β. Вот почему мы называем Aβ «петлевым» усилением. Если на высоких частотах, где сдвиг фазы достигает 180°, Aβ меньше единицы, высокочастотные сдвинутые по фазе сигналы будут постепенно исчезать, вместо того, чтобы постепенно вырастать в основные колебания. Убедитесь, что вы понимаете это. Представьте маленькие синусоидальные сигналы, проходящие через петлю Aβ: если Aβ больше единицы, синусоидальные сигналы будут увеличивать друг друга каждый раз, когда они проходят через петлю обратной связи, и их амплитуда будет постепенно увеличиваться, поскольку Aβ усиливает их. Если Aβ меньше единицы, сигналы будут постепенно ослабляться до незначительной величины, несмотря на то, что они усиливают друг друга в узле «вычитания».

Рисунок 3 – Отсутствие возбуждения колебаний на высоких частотах при Aβ < 1

Простейший драйвер шагового двигателя своими руками

Чтобы собрать схему драйвера в домашних условиях могут пригодиться некоторые элементы от старых принтеров, компьютеров и другой техники. Вам понадобятся транзисторы, диоды, резисторы (R) и микросхема (RG).

Для построения программы руководствуйтесь следующим принципом: при подаче на один из выводов D логической единицы (остальные сигнализируют ноль) происходит открытие транзистора и сигнал проходит к катушке двигателя. Таким образом, выполняется один шаг.

На основе схемы составляется печатная плата, которую можно попытаться изготовить самостоятельно или сделать под заказ. После чего на плате впаиваются соответствующие детали. Устройство способно управлять шаговым устройством от домашнего компьютера за счет подключения к обычному USB порту.

3 главных ошибки при использовании обратной связи

Для руководителя очень важно давать обратную связь правильно и избегать следующих ошибок:

Не слишком конструктивная критика

Осуждение действий подчиненного в грубой и агрессивной форме. Излишняя эмоциональность, сарказм, высокомерная подача, неуважение легко пошатнут уверенность сотрудника в себе и могут подорвать моральный дух.

Например, если руководитель поручил сотруднику составить отчет и остался недоволен результатом, вместо прямой критики следует уточнить у сотрудника, в чем, по его мнению, заключалась суть поручения, справился ли он и в чем можно улучшить работу

Прежде чем начать критиковать конкретные пункты, важно признать, что получилось очень хорошо, отметить достоинства сотрудника, его положительный вклад в дело и достижения. Один из основных принципов обратной связи в управлении – всегда начинать с похвалы.

Переход на личности во время разговора

Обязанность руководителя – следить за тем, чтобы критика касалась только конкретных действий, а не личностных качеств сотрудника.

Когда подчиненный получает от менеджера негативную оценку характера, он стремится защищаться

Критикуйте исключительно поступки человека, а не его самого, это основной принцип положительной обратной связи. Сравните: «Ты толковый, здравомыслящий человек, но поступил непредусмотрительно!» И другое: «Ты идиот, совершил такую глупость!»

Использование одних общих фраз

Руководитель, который дает обратную связь только общими фразами, рискует не получить желаемого эффекта («Вы хороший, ответственный лидер», «Вы проделали важную работу»). Скорее всего, подчиненный будет польщен, ему приятно получить комплимент, но он не извлечет для себя полезную информацию о том, что именно выполнил правильно, а где нужно скорректировать действия.

Обратная связь – мощный инструмент для мотивации и развития персонала, для внедрения модернизации, выстраивания открытых, доверительных отношений. Результатом станет как минимум повышение лояльности сотрудников. Главное применять принципы эффективной обратной связи правильно, избегать распространенных ошибок, подходить к делу осознанно. Тогда это принесет только пользу.

Получите персональный аудит отдела продаж от Сергея Азимова для 3-кратного роста продаж в 2021 году совершенно бесплатно

Проведем аудит Вашего отдела продаж по 24 пунктам и дадим четкий план по увеличению прибыли!

Всего один биполярный транзистор

Самая простая схема для буферизации выходного тока операционного усилителя выглядит так:

Рисунок 1 – Схема для буферизации выходного тока операционного усилителя на биполярном транзисторе

А вот соответствующая схема LTspice:

Рисунок 2 – Схема для буферизации выходного тока операционного усилителя на биполярном транзисторе в LTspice

Давайте получим четкое понимание идеи этой схемы, прежде чем двигаться дальше. Входной сигнал подается на неинвертирующий вход операционного усилителя, а выход ОУ подключается непосредственно к базе биполярного транзистора. Операционный усилитель и биполярный транзистор могут использовать один и тот же положительный источник питания, но в этом случае мы предполагаем, что доступны два напряжения – источник питания 5 В для маломощных, малошумящих схем и 12 В для мощной части проекта. Значение резистора нагрузки очень низкое, поэтому выходные напряжения более 200 мВ, приложенные непосредственно к нагрузке, потребуют большего выходного тока, чем может обеспечить LT6203. Транзистор, выбранный в схеме LTspice, может работать с токами около 1000 мА, что означает, что он подходит для напряжений на нагрузке до 5 В.

Ключевым моментом этой схемы является соединение обратной связи. Помните «виртуальное короткое замыкание»: при анализе операционного усилителя в схеме с отрицательной обратной связью мы можем предположить, что напряжение на неинвертирующем входе равно напряжению на инвертирующем входе. Уже одно это говорит нам о том, что выходное напряжение (то есть напряжение на нагрузке) будет равно входному напряжению. Но давайте пойдем немного глубже, чтобы убедиться, что мы действительно понимаем, что происходит; виртуальное короткое замыкание – это своего рода суеверие, которое может отвлечь нас от реальной работы операционного усилителя. Операционный усилитель умножает дифференциальное входное напряжение на очень большой коэффициент усиления. Таким образом, с отрицательной обратной связью операционный усилитель быстро достигает равновесия, потому что большие изменения выходного напряжения уменьшают дифференциальное напряжение, которое вызывает эти самые выходные изменения. В этом состоянии равновесия выход стабилизируется при любом напряжении, что устраняет разницу между напряжениями на инвертирующем и неинвертирующем входах – иными словами, операционный усилитель автоматически регулирует свой выходной сигнал любым способом, необходимым для того, чтобы V_вх– было равно V_вх+.

В контексте этой схемы буферизации выходного сигнала операционный усилитель автоматически генерирует любое выходное напряжение, необходимое для того, чтобы сделать напряжение эмиттера биполярного транзистора равным входному напряжению. Подумайте, насколько сложно это было бы в ситуации разомкнутой петли – каким-то образом необходимо было бы рассчитать соотношение между входным и выходным сигналами усилителя, чтобы компенсировать падение напряжения база-эмиттер биполярного транзистора, которое не является ни линейным, ни предсказуемым. Но с операционным усилителем и некоторой отрицательной связью проблема становится тривиальной.

Давайте подкрепим это понимание идеи парой симуляций. Первая не очень захватывающая; она просто подтверждает, что выходное напряжение следует за входным напряжением (график входного напряжения V_in скрыт под графиком выходного напряжения V_out):

Рисунок 3 – График входного и выходного напряжений схемы

На следующем графике показано, что должно быть на выходном выводе операционного усилителя, чтобы обеспечить нужное напряжение на нагрузке.

Рисунок 4 – График входного напряжения схемы, выходного напряжения операционного усилителя и выходного напряжения схемы

Похожие записи:

Какие существуют виды источников электрического тока? Схемы подключения диодов шоттки Принцип работы и назначение магнитного пускателя Подключение мощных мосфетов к микроконтроллеру Действия и средства защиты от поражения электрическим током Распиновка разъемов материнской платы компьютера. распиновка разъемов питания компьютера