Chương 2 HỒI TIẾP potx

Chương 2
Chương 2
HỒI TIẾP
HỒI TIẾP
1.
1.
Các định nghĩa cơ bản
Các định nghĩa cơ bản


Hồi tiếp là ghép một phần tín hiệu ra (điện áp hoặc dòng điện) trở về đầu vào thông
Hồi tiếp là ghép một phần tín hiệu ra (điện áp hoặc dòng điện) trở về đầu vào thông
qua mạng 4 cực gọi là mạng hồi tiếp
qua mạng 4 cực gọi là mạng hồi tiếp








K
Kht
+
Xv
Xh

Xr
Xht



2. Phân loại:
2. Phân loại:

A- Phân theo pha tín hiệu,có hai loại hồi tiếp:
A- Phân theo pha tín hiệu,có hai loại hồi tiếp:

+ Hồi tiếp âm có tín hiệu đưa về ngược pha với tín
+ Hồi tiếp âm có tín hiệu đưa về ngược pha với tín
hiệu vào và làm yếu tín hiệu vào;
hiệu vào và làm yếu tín hiệu vào;

+ Hồi tiếp dương có tín hiệu đưa về đồng pha với tín
+ Hồi tiếp dương có tín hiệu đưa về đồng pha với tín
hiệu vào và làm mạnh tín hiệu lên, thường chỉ ứng
hiệu vào và làm mạnh tín hiệu lên, thường chỉ ứng
dụng trong mạch tạo dao động.
dụng trong mạch tạo dao động.

B- Phân theo dạng tín hiệu cũng có hai loại
B- Phân theo dạng tín hiệu cũng có hai loại

+ Hồi tiếp một chiều, HT âm một chiều dùng ổn định
+ Hồi tiếp một chiều, HT âm một chiều dùng ổn định
chế độ công tác
chế độ công tác


+ Hồi tiếp xoay chiều, HT âm xoay chiều dùng ổn
+ Hồi tiếp xoay chiều, HT âm xoay chiều dùng ổn
định tham số mạch điện
định tham số mạch điện

Trong chương này chỉ xét HT âm xoay chiều, HT
Trong chương này chỉ xét HT âm xoay chiều, HT
dương xét trong chương dao động
dương xét trong chương dao động



C- Phân theo mạch điện có 4 loại
C- Phân theo mạch điện có 4 loại

+ HT nối tiếp điện áp
+ HT nối tiếp điện áp




+ HT song song điện áp
+ HT song song điện áp

+ HT nối tiếp dòng điện
+ HT nối tiếp dòng điện

+ HT song song dòng điện
+ HT song song dòng điện

U2
K
Kht
K
Kht
K
Kht
K
Kht
U1
U2k
U2ht
U1ht
U1k
I1 I2kI1k I2
I2ht
I1ht
I2ht



3.
3.
Phương trình cơ bản mạng 4 cực có HT
Phương trình cơ bản mạng 4 cực có HT

Xét một sơ đồ khối tổng quát:
Xét một sơ đồ khối tổng quát:


Hình 2.3 Sơ đồ khối toàn phần của bộ KĐ có hồi tiếp
Hình 2.3 Sơ đồ khối toàn phần của bộ KĐ có hồi tiếp

Giả thiết các khối là hệ tuyến tính và tín hiệu theo mũi tên.
Giả thiết các khối là hệ tuyến tính và tín hiệu theo mũi tên.

Chúng ta có hệ PT sau:
Chúng ta có hệ PT sau:
X
X
r
r
=
=
KX
KX
h
h
;
;
X
X
v
v
=
=
K
K
n

n
X
X
n
n



X
X
h
h
=
=
X
X
v
v
-
-
X
X
ht
ht
;
;
X
X
ht
ht

=
=
K
K
ht
ht
X
X
r
r

Từ đó rút ra:
Từ đó rút ra:
K
K
’= (2.1)
’= (2.1)



K
K
tp
tp
=
=
X
X
r
r

/
/
X
X
n
n
=
=
K’K
K’K
n
n
(2.2)
(2.2)

Gọi
Gọi
K
K
v=
v=
KK
KK
ht là hệ số KĐ vòng; đặt
ht là hệ số KĐ vòng; đặt
g
g
=1+
=1+
KK

KK
ht là độ sâu hồi
ht là độ sâu hồi
tiếp
tiếp

Các tham số
Các tham số
K
K
v và
v và
g
g
dùng đánh ngía mức thay đổi các tham số
dùng đánh ngía mức thay đổi các tham số
của bộ KĐ do HT âm gây ra và đánh giá mức độ ổn định bộ KĐ
của bộ KĐ do HT âm gây ra và đánh giá mức độ ổn định bộ KĐ
có HT
có HT
K
Kht
+
Kn
htv
r
KK
K
X
X

+
=
1



Một số trường hợp cụ thể:
Một số trường hợp cụ thể:

Khi
Khi
|1+
|1+
KK
KK
ht
ht
|>1 chúng ta có HT âm (|
|>1 chúng ta có HT âm (|
K’
K’
| < |
| < |
K
K
|. Trường hợp
|. Trường hợp
ngược lại có HT dương.
ngược lại có HT dương.


Đặc biệt
Đặc biệt
K
K
v
v
=
=
KK
KK
ht
ht
>>1 tức:
>>1 tức:
K
K
’=
’=
X
X
r
r
/
/
X
X
v
v
=1/
=1/

K
K
ht
ht
và
và
K
K
tp
tp
=
=
X
X
r
r
/
/
X
X
n
n
=
=
K
K
n
n
/
/

K
K
ht
ht



Từ đây có thể nói, một hệ thống khép kín có hệ số KĐ vòng
Từ đây có thể nói, một hệ thống khép kín có hệ số KĐ vòng
rất lớn thì hàm truyền đạt hầu như không phụ thuộc vào các
rất lớn thì hàm truyền đạt hầu như không phụ thuộc vào các
tính chất của mạng 4 cực KĐ mà chỉ phụ thuộc vào tính chất
tính chất của mạng 4 cực KĐ mà chỉ phụ thuộc vào tính chất
của mạng 4 cực hồi tiếp. Vì vậy muốn xây dựng bộ KĐ chính
của mạng 4 cực hồi tiếp. Vì vậy muốn xây dựng bộ KĐ chính
xác, phải dùng linh kiện chính xác trong mạch hồi tiếp.
xác, phải dùng linh kiện chính xác trong mạch hồi tiếp.


3.
3.
Phương pháp phân tích bộ KĐ có
Phương pháp phân tích bộ KĐ có
hồi tiếp
hồi tiếp

Để phân tích mạch có HT thường dùng các PP:
Để phân tích mạch có HT thường dùng các PP:

- Lý thuyết mạng 4 cực;

- Lý thuyết mạng 4 cực;

- Các định luật Kiếc khốp;
- Các định luật Kiếc khốp;

- Phân tích khối trong kỹ thuật điều khiển
- Phân tích khối trong kỹ thuật điều khiển

Chúng ta sử dụng pp phân tích khối để phân tích, pp này cho
Chúng ta sử dụng pp phân tích khối để phân tích, pp này cho
phép nhanh chóng nhận ra được nguyên tắc làm việc của mạch
phép nhanh chóng nhận ra được nguyên tắc làm việc của mạch
và chuyển các mạch có HT về cấu trúc chuẩn. Từ đó xác định
và chuyển các mạch có HT về cấu trúc chuẩn. Từ đó xác định
và đánh giá các đại lượng của mạch. Từ mạch cụ thể chuyển
và đánh giá các đại lượng của mạch. Từ mạch cụ thể chuyển
về cấu trúc như hình 2.3. Sau đó thực hiện quá trình phân tích
về cấu trúc như hình 2.3. Sau đó thực hiện quá trình phân tích
theo lưu đồ 2.1
theo lưu đồ 2.1



Lưu đồ phân tích mạch KĐ có hồi tiếp
Lưu đồ phân tích mạch KĐ có hồi tiếp
Bắt đầu
Xác định Xr
HT áp: Xr=Ur
HT dòng Xr=Ir
Chọn Xn, Xr, Xh

Nối tiếp: Xn điện áp không tải nguồn TH
bằng SĐ tương đương điện áp, Xv,Xh áp
Song song: dòng ngắn mạch nguồn TH.
Biểu diễn nguồn bằng SĐ tương đương; Xv,Xh dòng
Xây dựng hệ PT:
Xr=f1(Xh)
Xh=f2(Xn,Xr)
áp dụng nguyên lý xếp chồng
Xác định K,Kht,Kv
Tính g=1+KKht
Vẽ sơ đồ tín hiệu
như 2.3
Xác định tiếp các
thông số cần thiết khác
Kết thúc



Ví dụ: Tính toán mạch EC có HT âm dòng theo hình
Ví dụ: Tính toán mạch EC có HT âm dòng theo hình
2.4
2.4

Bước 1: Mạch HT dòng nên chon X
Bước 1: Mạch HT dòng nên chon X
r
r
=I
=I
c

c

Bước 2: HT về đầu và là nối tiếp nên X
Bước 2: HT về đầu và là nối tiếp nên X
n
n
là đ/áp
là đ/áp
nguồn TH không tải, X
nguồn TH không tải, X
n
n
=U
=U
n
n
; X
; X
h
h
=I
=I
b
b
(vì I
(vì I
c
c
=
=

β
β
I
I
b
b
)
)

Bước 3: I
Bước 3: I
r
r
=
=
β
β
I
I
b
b
; I
; I
b
b
= (U
= (U
n
n
-I

-I
r
r
R
R
e
e
)/(R
)/(R
n
n
+r
+r
be
be
+R
+R
e
e
)
)

Bước 4: Vẽ hình qui về mạch chuẩn
Bước 4: Vẽ hình qui về mạch chuẩn
Rc
Rn
Un
Re
Rn
Un

rbe
Re
βIb
Rc
Ib
Ic
Ic


1/(Rn+Re+rbe)
K=β
Re/(Rn+Re+rbe)
+
Un
Bước 5: xác định K=
Bước 5: xác định K=
β
β
; K
; K
n
n
= 1/(R
= 1/(R
n
n
+r
+r
be
be

+R
+R
e
e
); K
); K
ht
ht
=R
=R
e
e
/(R
/(R
n
n
+r
+r
be
be
+R
+R
e
e
)
)
Bước 6: Tính |KK
Bước 6: Tính |KK
ht
ht

|=
|=


β
β
R
R
e
e
/(R
/(R
n
n
+r
+r
be
be
+R
+R
e
e
)>>1
)>>1


X
X
r
r

=(1/K
=(1/K
ht
ht
)X
)X
v
v
=>X
=>X
r
r
~K
~K
n
n
X
X
n
n
/K
/K
ht
ht


X
X
r
r

=I
=I
c
c
~X
~X
v
v
/R
/R
e
e
=U
=U
n
n
/R
/R
e
e


Hệ số KĐ áp: K’
Hệ số KĐ áp: K’
u
u
=U
=U
r
r

/U
/U
n
n
=-I
=-I
r
r
R
R
c
c
/U
/U
n
n
~R
~R
c
c
/R
/R
e
e


Với |KK
Với |KK
ht
ht

|>>1
|>>1
Iv Ib
Iht
Ic


4.
4.
Ảnh hưởng HT âm đến các tính chất
Ảnh hưởng HT âm đến các tính chất
bộ KĐ
bộ KĐ

4.1. Ảnh hưởng đến độ ổn định HSKĐ
4.1. Ảnh hưởng đến độ ổn định HSKĐ

Gọi sai số HSKĐ toàn phần bộ KĐ có HT là
Gọi sai số HSKĐ toàn phần bộ KĐ có HT là
Δ
Δ
K
K
tp
tp
, bộ không có
, bộ không có
HT là
HT là
Δ

Δ
K , vi phân toàn phần biểu thức (2.2) theo K, K
K , vi phân toàn phần biểu thức (2.2) theo K, K
ht
ht
, K
, K
n
n


chúng ta có
chúng ta có

dK
dK
tp
tp
=(K/(1+KK
=(K/(1+KK
ht
ht
))dKn +KnK((-1)K/(1+KK
))dKn +KnK((-1)K/(1+KK
ht
ht
)²)dK
)²)dK
ht
ht

+(K
+(K
n
n
/
/
(1+KK
(1+KK
ht
ht
)²)d
)²)d
K
K

Suy ra sai số tương đối:
Suy ra sai số tương đối:

Δ
Δ
K
K
tp
tp
/K
/K
tp
tp
~
~

Δ
Δ
K
K
n
n
/K
/K
n
n
–(KK
–(KK
ht
ht
/(1+KK
/(1+KK
ht
ht
)).
)).
Δ
Δ
K
K
ht
ht
/K
/K
ht
ht

+(1/(1+KK
+(1/(1+KK
ht
ht
).
).
Δ
Δ
K/K
K/K

Từ đây có thể kết luận: Sai số tương đối bộ KĐ có HT nhỏ hơn bộ
Từ đây có thể kết luận: Sai số tương đối bộ KĐ có HT nhỏ hơn bộ
KĐ không HT (1+KK
KĐ không HT (1+KK
ht
ht
) lần.
) lần.

Các tác dụng cụ thể với từng loại HT xem bảng 2.2
Các tác dụng cụ thể với từng loại HT xem bảng 2.2


4.2.
4.2.
Ảnh hưởng tới trở kháng vào
Ảnh hưởng tới trở kháng vào

HT âm làm thay đổi trở kháng vào của phần mạch

HT âm làm thay đổi trở kháng vào của phần mạch
nằm trong vòn HT và chỉ phụ thuộc vào cách mắc
nằm trong vòn HT và chỉ phụ thuộc vào cách mắc
mạch HT về đầu vào (nối tiếp hay song song).
mạch HT về đầu vào (nối tiếp hay song song).

A. Trường hợp nối tiếp:
A. Trường hợp nối tiếp:

+ khi không HT(K
+ khi không HT(K
ht
ht
X
X
r
r
=0)
=0)

Z
Z
v
v
=U
=U
v
v
/I
/I

v
v
= (U
= (U
h
h
+U’)/I
+U’)/I
v
v
= r
= r
h
h
+r
+r
rht
rht

+ Có HT
+ Có HT

Z’
Z’
v
v
=U
=U
v
v

/I
/I
v
v
= (U
= (U
h
h
+U’+K
+U’+K
ht
ht
X
X
r
r
)/I
)/I
v
v
= (U
= (U
h
h
(1+KK
(1+KK
ht
ht
)+U’)/I
)+U’)/I

v
v

Vậy: Z’v= gr
Vậy: Z’v= gr
h
h
+r
+r
rht
rht



B. Trường hợp song song:
B. Trường hợp song song:

- Không HT:
- Không HT:

Y
Y
v
v
= 1/Z
= 1/Z
v
v
=I
=I

v
v
/U
/U
v
v
= (I
= (I
h
h
+I’)/U= 1/r
+I’)/U= 1/r
h
h
+ 1/r
+ 1/r
rht
rht

- Có HT:
- Có HT:

Y
Y
vht
vht
=(I
=(I
h
h

+I’+K
+I’+K
ht
ht
X
X
r
r
)/U=
)/U=
g
g
/r
/r
h
h
+ 1/r
+ 1/r
rht
rht
=>Z
=>Z
vht
vht
=Z
=Z
v
v
/
/

g
g

Vậy
Vậy
HT âm nối tiếp làm tăng trở kháng vào của
HT âm nối tiếp làm tăng trở kháng vào của
phần mạch nằm trong vòng HT lên
phần mạch nằm trong vòng HT lên
g
g
lần và HT
lần và HT
song song làm giảm đi
song song làm giảm đi
g
g
lần
lần
.
.

4.3 Ảnh hưởng đến trở kháng ra, cách phân tích
4.3 Ảnh hưởng đến trở kháng ra, cách phân tích
tương tự chúng ta có kết luận:
tương tự chúng ta có kết luận:
với HT âm dòng điện
với HT âm dòng điện
thì trở kháng ra của phần mạch trong vòng HT
thì trở kháng ra của phần mạch trong vòng HT

tăng lên
tăng lên
g
g
lần và HT áp làm giảm đi
lần và HT áp làm giảm đi
g
g
lần
lần
.
.



4.4 Ảnh hưởng HT đến dải động của bộ KĐ và méo phi tuyến
4.4 Ảnh hưởng HT đến dải động của bộ KĐ và méo phi tuyến

Nhờ HT âm, dải động của bộ KĐ mở rộng do chỉ một phần tín
Nhờ HT âm, dải động của bộ KĐ mở rộng do chỉ một phần tín
hiệu vào bộ KĐ X
hiệu vào bộ KĐ X
h
h
=X
=X
v
v
-KK
-KK

ht
ht
X
X
h
h
=> X
=> X
h
h
= X
= X
v
v
/
/
g,
g,
Lúc này bộ KĐ
Lúc này bộ KĐ
chỉ làm việc với biên độ tín hiệu vào nhỏ và trong khu vực
chỉ làm việc với biên độ tín hiệu vào nhỏ và trong khu vực
tuyến tính dẫn tới méo phi tuyến cũng nhỏ hơn g lần.
tuyến tính dẫn tới méo phi tuyến cũng nhỏ hơn g lần.

4.5 Ảnh hưởng đến tạp âm
4.5 Ảnh hưởng đến tạp âm

Giả thiết tạp âm đưa vào giữa hai tầng của một bộ KĐ.
Giả thiết tạp âm đưa vào giữa hai tầng của một bộ KĐ.


Chúng ta có PT:
Chúng ta có PT:

[(X
[(X
th
th
-K
-K
ht
ht
X
X
r
r
)K
)K
1
1
+X
+X
t
t
a
a
]K
]K
2
2

=X
=X
r
r
K1
K2
Kht
+
+
Xth
Xta
Xr



Chuyển vế ta có:
Chuyển vế ta có:

X
X
r
r
=[K
=[K
1
1
K
K
2
2

/(1+K
/(1+K
1
1
K
K
2
2
K
K
ht
ht
)]X
)]X
th
th
+[K
+[K
2
2
/(1+K
/(1+K
1
1
K
K
2
2
K
K

ht
ht
)]X
)]X
ta
ta

Từ đây có thể kết luận: tỉ số tín hiệu trên tạp âm càng lớn
Từ đây có thể kết luận: tỉ số tín hiệu trên tạp âm càng lớn
khi K1 lớn và chỉ có thể khử tạp âm sau tầng thứ nhất
khi K1 lớn và chỉ có thể khử tạp âm sau tầng thứ nhất
chứ HT không thể làm giảm tạp âm xuất hiện ngay từ
chứ HT không thể làm giảm tạp âm xuất hiện ngay từ
đầu vào bộ KĐ.
đầu vào bộ KĐ.

4.6 Ảnh hưởng đến đặc tính động
4.6 Ảnh hưởng đến đặc tính động

Đặc tính động của bộ KĐ bao gồm méo pha và méo tần
Đặc tính động của bộ KĐ bao gồm méo pha và méo tần
số, nhưng đặc tuyến pha liên quan chặt chẽ với đặc tuyến
số, nhưng đặc tuyến pha liên quan chặt chẽ với đặc tuyến
tần số. Nếu đặc tuyến tần số có dạng xác định thì đặc
tần số. Nếu đặc tuyến tần số có dạng xác định thì đặc
tuyến pha cũng đảm bảo. Các đặc tính động của bộ KĐ
tuyến pha cũng đảm bảo. Các đặc tính động của bộ KĐ
được xác định bởi dải tần làm việc.
được xác định bởi dải tần làm việc.


Bộ KĐ có HT có thời gian xác lập và độ sụt đỉnh HSKĐ
Bộ KĐ có HT có thời gian xác lập và độ sụt đỉnh HSKĐ
giảm đi
giảm đi
g
g
lần so với khi không có HT.
lần so với khi không có HT.