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6.2 反馈控制基础在电路中一般有一个输入量和输出量。
输出或输入可以是电压或电流。
输出与输入之比称为电路的增益。
控制系统中，被控制量（输出）与控制量（输入）之比通常称为传递函数。
一个控制系统通常有许多中间级，前级的输出往往是后级的输入，而后级的输入作为前级的负载。
因此，系统总的传递函数是各级传递函数的乘积。
如果将系统输出量的部分或全部回输到输入端，对输入信号起作用，这就是反馈控制。
如果反馈信号消弱输入信号，就称为负反馈；如果反馈信号加强输入信号，就称为正反馈。
正反馈会引起电路的不稳定，通常采用负反馈，避免正反馈。
6.2.1 反馈方框图和一般表达式为讨论方便，我们以反馈放大器为例，讨论反馈的一些性质。
为了改善放大器的特性：稳定增益，改变输入输出阻抗，提高抗干扰能力，或稳定输出量，常给放大器引入负反馈。
反馈放大器方框图如图6.12所示。
图6.12中参数定义如下：开环增益G ，或基本放大器增益为do XX G = (6-20)反馈系数H定义为 ofXX H= (6-21) 而闭环增益fG 定义为 io f X X G = (6-22) 因为df i X X X +=，考虑到式(6-1)，(6-2),式(6-3)可以写成 HG G X H G X X G X H X X G X X X G X X G d d d o d d f d d i f +=+=+=+==10 (6-23) 由式(6-23)可见，闭环增益fG与（1+H G ）有关： （1）若H G +1>1,则fG <G ，即引入反馈后，增益减少了，这种反馈称为负反馈。
（2）若H G +1<1,则f G fG >G ，引入反馈以后。
增益增加了，这种反馈称为正反馈。
正反馈虽然使得增益增加，但使放大器工作不稳定，很少应用。
（3）若H G +1＝0,则fG →∞，这就是说，没有输入信号，放大器仍然有输出，这时放大器成了一个振荡器。
一.名词解释1、传递函数：传递函数是指在零初始条件下，系统输出量的拉式变换与系统输入量的拉式变换之比。
2、系统校正：为了使系统达到我们的要求，给系统加入特定的环节，使系统达到我们的要求，这个过程叫系统校正。
3、主导极点：如果系统闭环极点中有一个极点或一对复数极点据虚轴最近且附近没有其他闭环零点，则它在响应中起主导作用称为主导极点。
4、香农定理：要求离散频谱各分量不出现重叠,即要求采样角频率满足如下关系： ωs ≥2ωmax 。
5、状态转移矩阵：()At t e φ=，描述系统从某一初始时刻向任一时刻的转移。
6、峰值时间：系统输出超过稳态值达到第一个峰值所需的时间为峰值时间。
7、动态结构图：把系统中所有环节或元件的传递函数填在系统原理方块图的方块中，并把相应的输入、输出信号分别以拉氏变换来表示，从而得到的传递函数方块图就称为动态结构图。
8、根轨迹的渐近线：当开环极点数 n 大于开环零点数 m 时，系统有n-m 条根轨迹终止于 S 平面的无穷远处，且它们交于实轴上的一点，这 n-m 条根轨迹变化趋向的直线叫做根轨迹的渐近线。
9、脉冲传递函数：零初始条件下，输出离散时间信号的z 变换()C z 与输入离散信号的z 变换()R z 之比，即()()()C z G z R z =。
10、Nyquist 判据（或奈氏判据）：当ω由-∞变化到+∞时， Nyquist 曲线（极坐标图）逆时针包围（-1，j0）点的圈数N ，等于系统G(s)H(s)位于s 右半平面的极点数P ，即N=P ，则闭环系统稳定；否则（N ≠P ）闭环系统不稳定，且闭环系统位于s 右半平面的极点数Z 为：Z=∣P-N ∣11、程序控制系统: 输入信号是一个已知的函数，系统的控制过程按预定的程序进行，要求被控量能迅速准确地复现输入，这样的自动控制系统称为程序控制系统12、稳态误差：对单位负反馈系统，当时间t 趋于无穷大时，系统对输入信号响应的实际值与期望值（即输入量）之差的极限值，称为稳态误差，它反映系统复现输入信号的（稳态）精度。
一种高性能误差放大器的设计作者：姚进陈鹏来源：《物联网技术》2014年第07期摘要：给出了一种运用于高压DC-DC BUCK转换器的新型高性能误差放大器的设计方案。
其核心模块采用差分运算跨导（OTA）三级放大结构来实现高增益，低时延等性能，同时采用0.6 μm BCD HSPICE模型进行了仿真。
结果表明：不同条件下的共模抑制比（CMRR）、电源抑制比（PSRR）分别在120 dB和70 dB左右，瞬态上升和下降时延均在百纳秒级，且变化范围很小。
关键词：误差放大器；CMRR；PSRR；BCD中图分类号：TH702 文献识别码：A文章编号：2095-1302（2014）07-0045-030引言DC-DC转换器的其体积小、转换效率高、外围电路简单、噪声低等优点，被广泛地应用于诸如通信以及便携式等设备的电源供给系统中。
本论文结合高压转换器的性能要求及BCD的工艺特点，采用改进的差分运算跨导结构、共射增益级和其它辅助电路，设计了一款具有高共模抑制比（CMRR）、高电源抑制比（PSRR）、低时延的误差放大器，同时对其性能进行了分析和验证。
仿真结果表明：本文所设计的电路能满足指标要求，并显著地提高了误差放大器的精度和性能。
1电流模式BUCK转换器图1所示的是一种电流控制模式BUCK转换器的简化模块图。
通常可将转换器分为功率输出电路和反馈控制回路[1]。
其中，误差放大器是转换器电压反馈控制电路的关键模块之一。
它可以通过放大转换器输出端分压得到的带有输出信号Vout变化信息的反馈信号FB与基准电压Vref的差值，来改变转换器PWM（Pulse Width Modulation）信号的占空比，以控制开关管M的导通时间，进而调整输出电压。
当输出信号Vout低于正常值时，反馈信号VFB小于基准电压Vref，误差放大器输出增大，PWM信号占空比也相应地加大，开关管的导通时间增大，使输出信号增大；反之，当输出信号Vout超出正常值时，开关管导通时间减小，使输出电压降低。
运放负反馈校正电路
运算放大器（简称运放）是模拟电子技术中应用非常广泛的线性集成电路。
在许多应用中，为了提高运放的性能，比如增加带宽、减少失真、提高稳定性等，需要使用负反馈校正电路。
负反馈校正电路是通过将运放的输出信号的一部分通过一个反馈网络送回到反相输入端（即负输入端），以此来形成一个闭合的控制回路。
这样做可以有效降低系统的增益，扩展带宽，改善线性度，减少非线性失真，并且提高运放对温度变化和老化的稳定性。
常见的负反馈校正电路包括比例反馈、积分反馈和微分反馈，分别对应于不同的反馈网络结构。
例如，一个简单的电阻分压网络可以构成比例负反馈，而电容元件的加入则可以构成积分或微分负反馈。
设计时要根据所需的性能指标选择合适的反馈网络配置。
在设计负反馈校正电路时，必须确保环路增益小于1，且相位裕度足够大，以避免自激振荡。
适当的设计和组件选择可以使运放在各种应用中达到最佳性能。
《自动控制原理》课程综合复习资料一、单选题1.关于自动控制系统的组成，下列说法正确的是（）。
A.自动控制系统包括比较环节、控制器、执行器、被控对象和传感器五部分。
B.自动控制系统包括控制器、被控对象和传感器三部分。
C.自动控制系统包括控制器、执行器、被控对象和传感器四部分。
D.自动控制系统包括控制系统的输入、控制器、执行器、被控对象和传感器和控制系统输出等。
答案：C2.关于传递函数，下面说法正确的是（）。
A.传递函数与微分方程的相互转化可以不用满足零初始条件。
B.传递函数能反映系统的物理结构。
C.系统传递函数分母的阶次n与分子的阶次m满足关系m>n。
D.传递函数只适合单输入单输出系统，不适合多输入多输出系统。
答案：D3.对复杂的结构图或信号流通图，系统的传递函数可以采用（）直接求出。
A.终值定理B.初值定理C.方框图变换D.梅森增益公式答案：D4.一阶系统的单位阶跃响应曲线中，误差带选2%时，调节时间为（）。
A.TB.2TC.3TD.4T答案：D5.一阶微分环节属于（）类型的校正环节。
A.超前校正B.滞后校正C.先超前后滞后D.先滞后后超前 答案：A6.图中有几条回路（）。
A.2条B.3条C.4条D.5条 答案：B7.信号流图特征式的计算公式为（）。
A. B.C. D.答案：D8.图中有几条前向通道（）。
A.2条B.3条C.4条D.5条 答案：C9.已知系统的闭环特征方程为32310330+++=s s s ，则系统实部为正的特征根个数有（）。
A.0个1a b c d e f a bc defΔL L L L L L =---+∑∑∑1+a b c d e f abc defΔL L L L L L =++∑∑∑1+a b c d e f abcdefΔL L L L L L =-++∑∑∑1a b c d e f abc defΔL L L L L L =-+-+∑∑∑B.1个C.2个D.3个 答案：C10.已知系统的开环传递函数为()(1)(2)=++KG s s s s ，则闭环系统稳定的参数取值范围是（）。
硬件工程师面试题集（DSP，嵌入式系统，电子线路，通讯，微电子，半导体）---Real_Yamede 1、下面是一些基本的数字电路知识问题，请简要回答之。
(1) 什么是Setup和Hold 时间？答：Setup/Hold Time 用于测试芯片对输入信号和时钟信号之间的时间要求。
建立时间(Setup Time)是指触发器的时钟信号上升沿到来以前，数据能够保持稳定不变的时间。
输入数据信号应提前时钟上升沿(如上升沿有效)T 时间到达芯片，这个T就是建立时间通常所说的SetupTime。
如不满足Setup Time，这个数据就不能被这一时钟打入触发器，只有在下一个时钟上升沿到来时，数据才能被打入触发器。
保持时间(Hold Time)是指触发器的时钟信号上升沿到来以后，数据保持稳定不变的时间。
如果Hold Time 不够，数据同样不能被打入触发器。
(2) 什么是竞争与冒险现象？怎样判断？如何消除？答：在组合逻辑电路中，由于门电路的输入信号经过的通路不尽相同，所产生的延时也就会不同，从而导致到达该门的时间不一致，我们把这种现象叫做竞争。
由于竞争而在电路输出端可能产生尖峰脉冲或毛刺的现象叫冒险。
如果布尔式中有相反的信号则可能产生竞争和冒险现象。
解决方法：一是添加布尔式的消去项，二是在芯片外部加电容。
(3) 请画出用D 触发器实现2 倍分频的逻辑电路答：把D 触发器的输出端加非门接到D 端即可，如下图所示：(4) 什么是"线与"逻辑，要实现它，在硬件特性上有什么具体要求？答：线与逻辑是两个或多个输出信号相连可以实现与的功能。
在硬件上，要用OC 门来实现(漏极或者集电极开路)，为了防止因灌电流过大而烧坏OC 门,应在OC 门输出端接一上拉电阻(线或则是下拉电阻)。
(5) 什么是同步逻辑和异步逻辑？同步电路与异步电路有何区别？答：同步逻辑是时钟之间有固定的因果关系。
异步逻辑是各时钟之间没有固定的因果关系.电路设计可分类为同步电路设计和异步电路设计。
信息科学与技术学院模拟CMOS集成电路设计——稳定性与频率补偿学习报告姓名：学号：二零一零年十二月稳定性及频率补偿2010-12-3一、自激振荡产生原因及条件1、自激振荡产生原因及条件考虑图1所示的负反馈系统，其中β为反馈网络的反馈系数，并假定β是一个与频率无关的常数，即反馈网络由纯电阻构成，不产生额外的相移(0βϕ=o )；H (s )为开环增益，则()H s β为环路增益。
所以，该系统输入输出之间的相移主要由基本放大电路产生。
图1 基本负反馈系统 该系统的闭环传输函数(即系统增益)可写为：()()1()Y H s s X H s β=+ 由上式可知，若系统增益分母1()H s j βω==-1，则系统增益趋近于∞，电路可以放大自身的噪声直到产生自激振荡，即：如果1()H j βω=-1，则该电路可以在频率1ω产生自激振荡现象。
则自激振荡条件可表示为：1|()|1H j βω=1()180H j βω∠=-o注意到，在1ω时环绕这个环路的总相移是360o ，因为负反馈本身产生了180o 的相移，这360o 的相移对于振荡是必需的，因为反馈信号必须同相地加到原噪声信号上才能产生振荡。
为使振荡幅值能增大，要求环路增益等于或者大于1。
所以，负反馈系统在1ω产生自激振荡的条件为：(1)在该频率下，围绕环路的相移能大到使负反馈变为正反馈；(2)环路增益足以使信号建立。
2、重要工具波特图判断系统是否稳定的重要工具是波特图。
波特图根据零点和极点的大小表示一个复变函数的幅值和相位的渐进特性。
波特图的画法：(1)幅频曲线中，每经过一个极点P ω(零点Z ω)，曲线斜率以-20dB/dec(+20dB/ dec)变化；(2)相频曲线中，相位在0.1P ω(0.1Z ω)处开始变化，每经过一个极点P ω(零点Z ω)，相位变化-45o (±45o )，相位在10P ω(10Z ω)处变化-90o (±90o )；(3)一般来讲，极点(零点)对相位的影响比对幅频的影响要大一些。
（2）并联负反馈使输入电阻减少由于基本放大电路与反馈电路在输入回路中并联，如图所示，由于，在相同的V i作用下，因I f的存在而使I i增加，因此，并联负反馈使输入电阻R if=V i/I i减小。
所以，并联负反馈使输入电阻减小倍。
●负反馈对放大电路输出电阻的影响◆电压负反馈使输出电阻减小电压负反馈取样于输出电压，又能维持输出电压稳定，即是说，输入信号一定时，电压负反馈的输出趋于一恒压源，其输出电阻很小。
有电压负反馈时的闭环输出电阻为无反馈时开环输出电阻的1/(1+ )①。
反馈愈深，R of愈小。
◆电流负反馈使输出电阻增加电流反馈取样于输出电流，能维持输出电流稳定，就是说，输入信号一定时，电流负反馈的输出趋于一恒流源，其输出电阻很大。
有电流负反馈时的闭环输出电阻为无反馈时开环输出电阻的1/(1+ )倍。
反馈愈深，R of愈大11.2.5 深度负反馈放大电路近似计算的一般方法● 近似计算的根据 根据和的定义 ，在 中，若 ， 则 即 所以有此式表明，当 时，反馈信号 与输入信号 相差甚微，净输入信号 甚小，因而有对于串联负反馈有 （虚短）， ；对于并联负反馈有 、， （虚断）。
利用“虚短”、“虚断”的概念可以以快速方便地估算出负反馈放大电路的闭环增益 或闭环电压增益。
● 近似计算的方法1．判别反馈类型，正确识别并画出反馈网络。
注意电压取样时不要把直接并在输出口的电阻计入反馈网络；电流求和时不要把并在输入口的电阻计入反馈网络。
2．在反馈网络输入口标出反馈信号：电压求和为开路电压fv ，电流求和时为短路电流fi ，再由反馈网络求出反馈系数F 。
要注意标fv 时在反馈网络入口标上正下负；标fi 时必须在反馈网络入口以上端流入为参考方向。
3．求闭环增益 ，注意不同的反馈类型fA 的量纲不同。
4．由fA 求闭环源电压增益vsfA 。
电压取样电压求和时：s f vsf v v A A 0==电压取样电流求和时：00f vsf s s s sA v vA v i R R ===电流取样电压求和时：00L vsf f Ls sv i R A A R v v ''⋅'===电流取样电流求和时：00f L L vsfs s s sA R v i R A v i R R '''⋅===⋅其中：0i '是输出管的管端输出电流，即取样电流。
巴克豪森准则计算
巴克豪森准则是振荡器设计中的一个基本概念，用于判断一个反馈系统是否会自激振荡。
具体来说：
1. 开环传递函数：巴克豪森准则指出，一个反馈系统的开环传递函数乘以反馈系数（Aβ(ω)）必须等于1，这是自持振荡的条件。
2. 相位条件：系统的开环相位φ(ω)必须能够在某一频率ω0处为零，即φ(ω0) = 0，这意味着系统的总相移必须是360度的整数倍，以使得反馈信号在相位上与输入信号一致。
3. 增益条件：在满足相位条件的频率点上，系统的开环增益|Aβ(jω)|必须为1，这样系统的增益足以维持振荡而不会衰减。
4. 稳定性分析：在实际应用中，巴克豪森准则通常与相位裕度一起使用来评估系统的稳定性。
如果系统的相位裕度足够大，那么即使在存在变化的情况下，系统也不会发生自激振荡。
5. 质量因子Q：振荡器的质量因子Q定义为存储在无功元件中的能量与每个振荡周期的能量损失之比，乘以2π。
这个参数与系统的选择性和带宽有关，也影响着振荡的稳定性。
6. 噪声的影响：巴克豪森准则还考虑了噪声对振荡条件的影响。
噪声可以引入额外的相移，影响振荡的维持。
只有当噪声引起的相移不会导致φ(ω0+ω)≠0时，振荡才能持续。
总的来说，巴克豪森准则是分析反馈系统稳定性的重要工具，特
别是在设计振荡器时，确保系统能够在特定条件下自激振荡，同时保持足够的稳定性以防止不必要的振荡。
高频实验一高频小信号调谐放大器实验一、实验目的1.进一步掌握高频小信号调谐放大器的工作原理和基本电路结构。
2.掌握高频小信号调谐放大器的调试方法。
3.掌握高频小信号调谐放大器各项技术参数（电压放大倍数，通频带，矩形系数）的测试方法。
4.熟练掌握multisim软件的使用方法，并能够通过仿真而了解到电路的一些特性以及各电路原件的作用二、实验仪器1．小信号调谐放大器实验板2．200MHz泰克双踪示波器(Tektronix TDS 2022B)3. 8808A FLUKE万用表4.220V市电接口5.EE1461高频信号源6.AT6011 频谱分析仪7.PC一台(附有multisim仿真软件)三、实验原理1.小信号调谐放大器的基本原理小信号调谐放大器的作用是有选择地对某一频率范围的高频小信号进行放大。
所谓“小信号”，通常指输入信号电压一般在微伏 毫伏数量级附近，由于信号小，从而可以认为放大器工作在晶体管的线性范围内。
所谓“调谐”，主要是指放大器的集电极负载为调谐回路。
这种放大器对谐振频率f及附近频率的信号具有较强的放大作用，而对其它远离f的频率信号，放大作用很差。
高频小信号调谐放大器是我主要质量指标如下：1.增益:放大器输出电压与输入电压之比，用来表示高频小信号调谐放大器放大微弱信号的能力，即2.通频带：通常规定放大器的电压增益下降到最大值的0.707倍时，所对应的频率范围为高频放大器的通频带，用B0.7表示。
3.选择性：从含有各种不同频率的信号总和（有用和有害的）中选出有用信号排除有害（干扰）信号的能力，称为放大器的选择性。
衡量选择性的基本指标一般有两个：矩形系数和抑制比。
矩形系数通常用K0.1表示，它定义为,其中是指放大倍数下降至0.1处的带宽。
且矩形系数越小，选择性越好，其抑制邻近无用信号的能力就越强。
抑制比见末尾附录，此处略。
4.稳定性：指放大器的工作状态（直流偏置）、晶体管的参数、电路元件参数等发生可能的变化时，放大器的主要特性的稳定程度。
