|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese|
RADYO ELEKTRONİK VE ELEKTRİK MÜHENDİSLİĞİ ANSİKLOPEDİSİ Geri beslemeli yükselteçlerin hesaplanması. Radyo elektroniği ve elektrik mühendisliği ansiklopedisi
Radyo elektroniği ve elektrik mühendisliği ansiklopedisi / Acemi radyo amatör Geri besleme (FB), amplifikatörlerde yaygın olarak kullanılmaktadır. İşletim sistemi, parametrelerini önemli ölçüde iyileştirmenize ve bazı durumlarda yükselticilere - tetikleyiciler, jeneratörler vb. - dayalı yeni cihazlar oluşturmanıza olanak tanır. OS'li amplifikatörün genelleştirilmiş devresi, Şek. 55.
Giriş sinyali Uc ve OS sinyali Uoc, toplayıcı A1'e ve ardından bir transfer katsayısı Ko (genellikle Kc>>2) ile yükseltici A1'ye beslenir. Uo yükselticisinin çıkışından gelen sinyal, geri besleme devresinden bir kazanç p (genellikle p<<1) ile geçerek bir Uoc geri besleme sinyali oluşturur. İlk olarak, ne amplifikatörün ne de geri besleme devresinin faz kaymaları getirmediğini varsayalım. O halde, A1'deki sinyal toplamı durumu için Uo = (Uc + UoC)Ko yazabiliriz. Aynı zamanda, Uoc = βUo. İkame ederek, tüm K cihazının kazancını buluruz: Uo = UC.Ko(1-Koβ), K = Uo/Uc = Ko/(1-Koβ). Kazancın arttığını ve Koβ = 1'de sonsuza gittiğini görüyoruz. Ve bu kendi kendini uyarma anlamına gelir - amplifikatör bir jeneratör haline gelir. Bu tür işletim sistemine pozitif (POS) denir, genellikle jeneratörler, rejeneratörler ve benzeri cihazlar oluşturmak için kullanılır. Ses frekansı yükselticilerinde (UZCH) neredeyse hiç olmaz. Şimdi toplama değil, A1 düğümündeki sinyallerin çıkarılmasına bakalım. Hesaplamalar aynı kalır, ancak formüllerdeki işaretler değişir: K = Uo/Uc = Ko/(1+Koβ). Geri besleme negatif (NF) hale geldi ve şimdi kazancı azaltıyor. Görünüşe göre bu onun en büyük dezavantajı. Bununla birlikte, OOS'nin diğer yararlı nitelikleriyle tamamen karşılığını verir ve modern transistörlü cihazlarda büyük bir ilk kazanç (Ko) elde etmek büyük bir sorun değildir. OOS'nin ilk yararlı özelliği, doğrusal olmayan distorsiyonun azaltılmasıdır. Amplifikatörün görevi, çıkışta giriş sinyalinin tam bir kopyasını, ancak büyük bir voltaj ve / veya güçle yeniden üretmektir. Bozulmuş çıkış sinyali, bozulmamış sinyalin ve bozulma ürünlerinin toplamı olarak temsil edilebilir. İkincisi giriş sinyalinde değildir, ancak bir geri besleme devresi aracılığıyla çıkıştan girişe giderler. Ve negatif olduğu için, girişten gelen bozulma ürünleri adeta kendilerini telafi eder ve çıkış sinyalindeki payları keskin bir şekilde azalır. OOS'nin bir başka yararlı özelliği, amplifikatörün frekans yanıtının eşitlenmesi ve genişletilmesidir. Kazancın daha büyük olduğu frekanslarda, bu kazanç zirvesini azaltan CNF'nin etkisi de artar. Koβ>>1 ise, formülden de görülebileceği gibi, K - 1/β. OOS devresini frekanstan bağımsız iki direnç bölücü şeklinde tamamladıktan sonra, geniş bir frekans aralığında düz bir frekans yanıtı alıyoruz. Başka avantajlar da vardır: OOS sinyali amplifikatör çıkışından paralel olarak çıkarılırsa ve giriş sinyaliyle seri olarak girişe beslenirse (onunla antifazda, böylece çıkarma yapılır), o zaman amplifikatörün çıkış empedansı düşer. ve giriş direnci artar. Bu, işletim sisteminin en ilkel teorisidir, muhtemelen zaten tahmin ettiğiniz gibi, gerçeğe çok az karşılık gelir. Herhangi bir geniş frekans aralığında tamamen negatif veya tamamen pozitif geri besleme olmadığı ortaya çıktı. Ayrıca NOS belli bir frekansta POS'a dönüşebilir. Bu, amplifikatör 180 ° 'ye yaklaşan bir faz kayması getirirse ve geri besleme sinyali girişle aynı fazdaysa gerçekleşir. Yeterli kazanç varsa, bu frekansta amplifikatör kendi kendini uyaracaktır ve eski amatör radyo atasözü gerçekleşecektir: "Bir amplifikatör yaptığınızda, bir osilatör elde edersiniz." Verdiğimiz ifadeler geçerliliğini koruyor, ancak çok önemli de olsa küçük bir uyarıyla - bunlarda amplifikatörün kendisinin Ko(jω) ve işletim sistemi devresi β(jω) kazançlarının karmaşık fonksiyonlarını ikame etmek gerekiyor. O zaman sonuç doğru olacaktır. Son formül şimdi aşağıdaki gibi yazılacaktır; K(jω)=Ko(jω)/[1+β(jω)Ko(jω)]. Basit bir örnekle söylenenleri açıklayalım. 100 kazançlı bir transistör yükseltme aşaması olsun (Şekil 56).
Önyargı zincirleri basitlik açısından gösterilmemiştir, ancak mevcut işletim sistemi zinciri de sapma için kullanılabilir. Amplifikatörün karmaşık kazancı, R'nin yük direnci R1'in paralel bağlantısı ve OS bölücü R2 + R3'ün direnci ile oluşturulduğu RC zinciri tarafından belirlenir: R = R1 (R2 + R3)/(R1 + R2 + R3), ve C \u1d CXNUMX kapasitansı, transistörün çıkış kapasitansının, montaj kapasitansının ve çıkış korumalı kablonun (varsa) kapasitansının toplamıdır. Kademeli amplifikatör ve RC devresinin toplam kazancı, bunların ürünü olarak bulunur: Ko(jω) = 100-1/(1 + jωRC). Belirli bir ωc = 1/RC frekansından başlayarak, kazancın modülünün azaldığını ve azalma hızının, frekanstaki iki kat artış için 2 kat veya oktav başına 6 dB olduğunu görüyoruz. Amplifikatörümüzün frekans tepkisi (kazanç modülünün frekansa bağlılığı), Şekil 57'de logaritmik bir ölçekte gösterilmektedir. XNUMX ince çizgi.
OS sinyalini amplifikatörün çıkışından paralel olarak kaldıralım (bkz. Şekil 56) ve frekanstan bağımsız kazanç β=R3/(R2+R3)=0,09 olan bir bölücü ile zayıflattıktan sonra girişe besleyelim giriş sinyali ile seri olarak İşletim sistemi negatiftir çünkü transistör aşaması sinyali ters çevirir. Bu dahil etme ile, OOS çıkışı düşürecek ve amplifikatörün giriş empedansını 1 + βKo, yani 10 kat artıracaktır. Amplifikatörün karmaşık kazancını OOS ile buluyoruz K(jω) = Ko(jω)/[1+β(jω)Ko(jω)] = 100/(1 + jωRC)[ 1+9/(1 + jωRC)] = 10/(1 + jωRC*) , burada C* = C/10. Ne görüyoruz? Kazanç 10 kat düştü ve 10'a eşit oldu. Ancak frekans yanıtının kesme frekansı 10 kat arttı, bu da amplifikatör bant genişliğinin aynı genişlemesi anlamına geliyor. Modül tablosunun görünümü | K(jω) | aynı kalmıştır, Şekil 57'de kalınlaştırılmış çizgi ile gösterilmiştir. XNUMX. OOS'lu bu basit amplifikatörde istenmeyen fenomenler (kendi kendine uyarım, frekans yanıtında tepe noktaları) gözlenmedi. Başka bir şey de, OOS'nin birkaç kademeyi kapsamasıdır. Aşamalar arasında doğrudan bağlantıya sahip pratik bir üç transistörlü amplifikatör devresi örneği, Şek. 58.
İlk iki transistör, taban voltajı kollektör voltajına eşit olduğunda ve 0,5 ... 0,6 V olduğunda "bariyer" olarak adlandırılan modda çalışır. Bu mod, küçük sinyalleri yükseltmek için oldukça uygundur. Çıkış aşaması (VT3), normalde besleme geriliminin yarısına eşit bir kollektör gerilimi ile çalışır. Üç kademeli modun stabilizasyonu, çıkıştan amplifikatörün girişine direnç R4 aracılığıyla geri besleme uygulanarak elde edilir. Ayrıca transistör VT1'in tabanına gerekli öngerilim akımını oluşturur. NFB, giriş sinyaline paralel olarak uygulanır, bu nedenle amplifikatörün giriş empedansı düşüktür. Genellikle böyle bir amplifikatörde, yüksek frekanslarda kendi kendini uyarma gözlenir. Kural olarak C1, C2, C3 kapasitanslarını ekleyerek onu ortadan kaldırma girişimleri başarısız olur - üretim frekansı azalmasına rağmen uyarma daha da güçlenir. Nedeni tam olarak bu kapasitanslarda yatmaktadır ve transistörlerin elektrotlar arası kapasitansları uyarma için yeterlidir. Konu ayrıca C4 giriş kapasitansı ile daha da kötüleşir. Dört zincir R1C1-R4C4'ün hepsinin aynı zaman sabitine sahip olduğunu varsayalım. Ardından, kesme frekansında fazı her biri 45° ve toplamda 180° kaydırırlar. Böylece kesme frekansındaki OOS, POS'a dönüşür! Sinyalin kesme frekansında zincirlerle zayıflaması sadece 0.74 = 0,25'tir, direnç R4'ün oluşturduğu bölücü ve transistör VT1 üzerindeki kaskadın giriş direnci oldukça büyük bir zayıflama yapar, ancak kazanç onbinlerce olabilir. Kazanç kendi kendini uyarma için yeterli olmasa bile, Şekil 59'de gösterildiği gibi, daha yüksek frekanslarda geri beslemeli bir amplifikatörün frekans yanıtında tamamen gereksiz bir tepe noktası belirir. XNUMX.
Böyle bir tepe noktası, tüm RC devrelerinin farklı zaman sabitlerinde bile kalacaktır (VT2, VT3 transistörlerinin giriş dirençlerinin ve R1, R2 dirençlerinin paralel bağlantısı dikkate alınarak doğru bir hesaplama yapılmalıdır). Tüm amplifikatör döngüsü - OS devresi boyunca toplam faz kaymasının 180 ° 'ye yaklaştığı frekansta olacaktır. Bu hoş olmayan etkiden nasıl kurtulurum? OOS'nin POS'a dönüştüğü frekanslarda döngü kazancını (Cor ürünü) birlikten daha az yapmak için tek bir yol vardır. Bunun için örneğin C4'ün kapasitansını önemli ölçüde artırmak mümkündür. böylece R4C4 zincirinin kesme frekansını ve sonuç olarak yüksek frekanslarda iletim katsayısını düşürür. Girişin önemli bir kapasitansla şöntlenmesi istenmiyorsa, birkaç kiloohm dirençli bir direnç C4'e seri olarak bağlanabilir (direnç R4 genellikle megaohm cinsinden ölçülür). Bazı durumlarda, sinyal kaynağının düşük çıkış empedansı böyle bir direnç görevi görebilir; bu durumda, C4 kondansatörü ayrılıyor. Amplifikatör, bir sinyal kaynağı bağlandığında kararlı olacak, ancak kapatıldığında kendi kendini uyaracaktır. Seri bağlı iki direnç R4 yapmak ve bağlantı noktaları ile ortak kablo arasına büyük bir kapasitör bağlamak daha da iyidir. Ayrıca, örneğin orantılı olarak bütünleştirici bağlantılar kullanmak gibi daha karmaşık frekans düzeltme yöntemleri de vardır (Şekil 60). Direnç R2'nin direnci (Şekil 60, a), R1 direncinden birkaç kat daha az seçilir, ardından düşük frekanslarda bire eşit transfer katsayısı, yüksek frekanslarda R2 / (R1 + R2) değerine düşer. Faz kayması önce artan frekansla artar, sonra azalır ve yeterince yüksek frekanslarda sıfıra yaklaşır. Başka bir bağlantı benzer özelliklere sahiptir (Şekil 60,b), ancak giriş empedansı doğası gereği kapasitiftir ve yüksek frekanslarda azalır.
Sonuç olarak, işlemsel yükselteçlerde (op-amp'ler) kararlılık sorunlarının nasıl çözüldüğünü görelim, çünkü %100 OOS (β = 1) ile çalışmaya izin vermeleri gerekir ve kendi kazançları Ko onlara ve yüzbinlere ulaşır. Kural olarak, op-amp'in tüm aşamalarını çok geniş bant yapmaya çalışırlar, yalnızca bir aşama (genellikle aynı zamanda maksimum kazanç sağlar), düşük bir kesme frekansıyla, hatta bazen harici düzeltici kapasitörler kullanılarak gerçekleştirilir (kondansatör C1'e dikkat edin) önceki bölümün op-amp devresi). Bu durumda, amplifikatörün çok geniş bir frekans aralığındaki frekans yanıtı, oktav başına 6 dB'lik bir eğime sahiptir (bkz. Şekil 57) ve faz kayması 90 ° 'yi geçmez. Yalnızca, doğru akımdan başlayarak keyfi olarak düşük frekanslardaki sinyalleri yükselten, aşamalar arasında doğrudan bağlantıya sahip amplifikatörleri düşündük. Daha düşük bir geçiş bandı frekansına sahip kuplaj kapasitörlü amplifikatörlerde, geri beslemenin eklenmesiyle, düşük frekans bölgesindeki frekans yanıtında tepe noktaları gözlemlenebilir. Bu durumda kendi kendine uyarılma, "motor gürültüsü", "damlama" vb. Her halükarda, işletim sistemi döngüsü içinde böyle birden fazla zincirin olması istenmeyen bir durumdur. Öyleyse, yukarıdakilerin ana sonucunu formüle edelim: geri beslemeli amplifikatörler, döngüdeki faz kaymasının 90'ı aştığı ve 180 ° 'ye yaklaştığı frekanslarda döngü kazancı birden az olacak şekilde tasarlanmalıdır. Tartışılan konular daha ayrıntılı ve çok daha üst düzeyde S. Ageev'in makalesinde tartışılmaktadır "Ortak Geri Besleme Yükselteçleri için Tasarım Hususları"Radyo" içinde, 2003, Sayı 4, s. 16-19. Birincil kaynaklara bağlantılar da vardır. Yazar: V.Polyakov, Moskova
Sıcak biranın alkol içeriği
07.05.2024 Kumar bağımlılığı için başlıca risk faktörü
07.05.2024 Trafik gürültüsü civcivlerin büyümesini geciktiriyor
06.05.2024
▪ Prototip esnek pnömatik dokunaçlar ▪ Güneş sistemindeki en uzak nesne keşfedildi ▪ Cep kızılötesi termometreler ▪ Yeni malzeme karbondioksit moleküllerini yakalar
▪ sitenin bölümü Elektrik sayaçları. Makale seçimi ▪ makale İyiyi ve Kötüyü Bilgi Ağacı. Popüler ifade ▪ makale Su tüketimi nasıl değişiyor? ayrıntılı cevap ▪ makale toynaklılar. Seyahat ipuçları ▪ makale Mikrofon yerine - dinamik bir kafa. Radyo elektroniği ve elektrik mühendisliği ansiklopedisi
Ana sayfa | Kütüphane | Makaleler | Site haritası | Site incelemeleri
www.diagram.com.ua |
Diğer makalelere bakın bölüm 
En son bilim ve teknoloji haberleri, yeni elektronikler:
Bu sayfanın tüm dilleri