Большая Советская Энциклопедия (ОБ) - Большая Советская Энциклопедия "БСЭ" - Страница 53

  Лит.: Хэммонд П. Х., Теория обратной связи и её применения, пер. с англ., М., 1961; Винер Н., Кибернетика, пер. с англ., М., 1958; его же, Кибернетика и общество, пер. с англ., М., 1958; Теория автоматического управления, ч. 1—2, М., 1968—72; Основы автоматического управления, 3 изд., М., 1974.

  М. М. Майзель.

  Обратная связь в радиоэлектронных устройствах, воздействие сигнала с выхода устройства на его вход. Электрическая цепь, по которой сигнал с выхода устройства подаётся на вход, называется цепью О. с. Чаще всего устройство можно представить в виде эквивалентной электрической цепи, имеющей две (входную и выходную) пары зажимов, и характеризовать т. н. передаточной функцией, или функцией передачи, определяемой отношением напряжения или тока на выходной паре зажимов к напряжению или току на входной паре зажимов. Функция передачи F_c устройства с О. с. может быть определена из формулы:

  где F — функция передачи устройства без О. с.; b — функция цепи О. с.; bF — петлевое усиление; 1 — bF — глубина О. с.

  Классификация О. с. О. с. классифицируют главным образом по виду функции передачи цепи О. с. и соотношению функций передачи цепи О. с. и самого устройства, по характеру цепи О. с., по способу подключения цепи О. с. ко входу и выходу устройства.

  Различают линейную и нелинейную О. с. в зависимости от того, линейна или нелинейна функция передачи цепи О. с. Если bF — действительное число и > 0, О. с. является положительной; если bF — действительное число и < 0, О. с. является отрицательной. При гармоническом входном колебании характер и глубина О. с. могут оказаться различными при разных частотах этого колебания. Такую О. с. называют частотно-зависимой. Она может быть положительной при одной частоте, когда фазы колебаний, которые подаются на вход устройства с выхода цепи О. с. и извне, совпадают (разность фаз Dj = 0°), и отрицательной при др. частоте, когда они противоположны. При частоте, на которой Dj не равна 0° или 180°, функция передачи цепи О. с. представляет собой комплексное число; такая О. с. называют комплексной. При Dj, равной 90°, О. с. называют иногда (чисто) реактивной. Если цепь комплексной О. с. содержит линию задержки, т. е. если Dj приблизительно пропорциональна частоте колебаний, О. с. называется запаздывающей.

  Если О. с. осуществляют подключением к устройству дополнительных цепей, то она называется внешней; если О. с. обусловливается физическими явлениями в самих электронных приборах, используемых в устройстве, то она называется внутренней. Если внешняя цепь О. с. возникла непреднамеренно. то О. с. называется паразитной.

  По способу подключения цепей О. с. ко входу и выходу устройства различают последовательную и параллельную О. с., если выход цепи О. с. подключен последовательно (рис. 1, а, б) или параллельно (рис. 1, б, г) источнику сигнала, и смешанную (комбинированную) по входу, если подключение цепей О. с. к источнику сигнала последовательно-параллельное. Различают также О. с. по напряжению и по току, если напряжение или ток на входе цепи О. с. пропорциональны соответственно напряжению на нагрузочном сопротивлении (рис. 1, б, г) или току в нём (рис. 1, а, в), и О. с. смешанную (комбинированную) по выходу, если подключение цепей О. с. к нагрузочному (выходному) сопротивлению последовательно-параллельное. О. с., при которой с выхода на вход устройства передаются только помехи и искажения сигнала, возникающие в устройстве, наз. балансной.

  Свойства и применение обратной связи. В устройстве с положительной О. с. при петлевом усилении ≥ 1 могут возникнуть автоколебания, что и используют в различного рода генераторах электрических колебаний. Положительные О. с. с bF < 1 применяют для усиления некоторых свойств устройства, например для увеличения селективности и чувствительности радиоприёмника при регенеративном приёме. Важнейшим свойством отрицательной О. с. является то, что она приближает функцию передачи устройства к функции, обратной функции передачи цепи О. с., и тем сильнее, чем больше глубина О. с. Поэтому её применяют главным образом для стабилизации параметров устройства (например, коэффициент усиления усилителя электрических колебаний) и уменьшения возникающих в нём нелинейных искажений (в 1 — bF раз). Кроме функции передачи, О. с. изменяет входную и выходную реакции устройства с О. с. Отрицательная параллельная (последовательная) О. с. по напряжению (току) уменьшает (увеличивает) соответственно входное и выходное сопротивление устройства с О. с. Положительная О. с. ведёт себя противоположным образом. Комплексную частотно-зависимую О. с. применяют для создания т. н. активных электрических фильтров. Она также позволяет реализовать в электрических и радиотехнических устройствах элементы электрических цепей, не существующие в виде физических приборов, например элементы с отрицательной ёмкостью и с отрицательной индуктивностью, гиратор (преобразователь полного сопротивления, например ёмкостного в индуктивное) на любую рабочую частоту и элементы с электрически управляемыми параметрами (например, в виде реактивной лампы). Иногда такая О. с. используется для нейтрализации нежелательной внутренней О. с. в электронных приборах.

  В одном устройстве нередко применяют одновременно несколько цепей О. с. различного характера. В качестве примера можно привести ламповый усилитель (рис. 2) с комплексной частотно-зависимой параллельной О.с. по напряжению, реализуемой взаимной индуктивностью (т. н. трансформаторная О. с.), и отрицательной последовательной О. с. по току, осуществляемой резистором. На частоте, равной резонансной частоте колебательного контура, трансформаторная О. с. становится положительной. Если её петлевое усиление < 1 (с учётом действия отрицательной О. с), то всё устройство работает как регенеративный усилитель, в котором отрицательная О. с. стабилизирует глубину положит. О. с. и тем самым стабилизирует коэффициент усиления и полосу пропускания усилителя. Если же петлевое усиление ≥ 1, то устройство работает как генератор электрических колебаний, в котором отрицательная О. с. ограничивает ток через электронную лампу и улучшает форму колебаний на выходе, приближая её к синусоидальной.

  Лит.: Брауде Г. В., Коррекция телевизионных и импульсных сигналов, Сб. ст., М., 1967; Цыкин Г. С., Усилительные устройства, 4 изд., М., 1971.

  Л. И. Фрейдин.

  Обратная связь в биологии. Существование систем регулирования с О. с. прослеживается на всех уровнях организации живого — от молекулярного до популяционного и биоценотического. Особенно значителен вклад этого механизма в автоматическое поддержание постоянства внутренних сред организма — гомеостаза, в деятельность генетического аппарата, эндокринной и нервной систем.

  Представления о регулировании по принципу О. с. появились в биологии давно. Уже первая гипотеза о рефлекторных реакциях (Р. Декарт, 17 в., Й. Прохаска, 18 в.) содержала предпосылки этого принципа. В более чёткой форме эти представления были развиты в работах Ч. Белла, И. М. Сеченова и И. П. Павлова, а позже — в 30—40-х гг. 20 в. Н. А. Бернштейном и П. К. Анохиным. В наиболее полном и близком к современному его пониманию виде принцип О. с. (отрицательной) — как общий принцип для всех живых систем — был сформулирован русским физиологом Н. А. Беловым (1912—24) под названием «параллельно-перекрестного взаимодействия» и экспериментально изучен на эндокринных органах М. М. Завадовским, назвавшим его «плюс — минус взаимодействием». Белов показал, что отрицательная О. с. — общий принцип, обеспечивающий тенденцию к равновесию в любых (не только живых) системах, но, как и Завадовский, считал, что в живых системах невозможно существование положительных О. с. Советским учёным А. А. Малиновским было показано наличие в живых системах всех типов О. с. и сформулированы различия их приспособительского значения (1945—60). За рубежом О. с. в биологии начали широко исследовать после появления в 1948 книги Н. Винера «Кибернетика». В СССР в 50—60-х гг. 20 в. И. И. Шмальгаузен успешно применил представление об О. с. в популяционной генетике.