1. Διαδρομή μετάδοσης σήματος τάσης

Σχήμα 1 Διαδρομή μετάδοσης σημάτων πηγής τάσης
Σχήμα 1 Διαδρομή μετάδοσης σημάτων πηγής τάσης

Όπως φαίνεται στο Σχήμα 1, ένα σύστημα μετάδοσης σήματος τάσης αποτελείται από τρία βασικά στοιχεία:

  1. Κύκλωμα εξόδου τάσης αρνητικής ανάδρασης

  2. Καλώδιο μετάδοσης σήματος

    • Περιλαμβάνει παρασιτική χωρητικότητα (C1) και παρασιτική επαγωγή (L1), τα οποία εξαρτώνται από μήκος καλωδίου και διάταξη καλωδίωσης.

  3. Κύκλωμα λήψης σήματος εισόδου

    • Μπορεί να περιλαμβάνει ένα φίλτρο χαμηλής διέλευσης (L2, C2).

2. Γιατί συμβαίνει η ταλάντωση;

Σε ένα σύστημα σήματος τάσης αρνητικής ανάδρασης, το σήμα εισόδου υπολογίζεται ως εξής:

∣Xi∣=∣Xi∣−∣Xf∣|X_i'| = |X_i| – |X_f|

Ωστόσο, εάν το το σήμα ανάδρασης (|Xf|) έχει μετατόπιση φάσης κατά 180°, η εξίσωση αλλάζει σε:

∣Xi∣=∣Xi∣+∣Xf∣|X_i'| = |X_i| + |X_f|

Αυτό σημαίνει ότι ακόμα κι αν κανένα σήμα εισόδου εφαρμόζεται (|Xi| = 0), το το σήμα ανάδρασης διατηρεί την έξοδο, οδηγώντας σε αυτοσυντηρούμενη ταλάντωση.

Για να συμβεί ταλάντωση, πρέπει να πληρούνται δύο προϋποθέσεις:

  1. Το κέρδος βρόχου είναι μεγαλύτερο από 1: |AF| > 1

  2. Η μετατόπιση φάσης ικανοποιεί: φA + φF = (2n+1)π

Ο μετατόπιση φάσης in the loop προέρχεται από πολλαπλές πηγές:
✔ Παρασιτική χωρητικότητα (C1) και επαγωγή (L1) στο καλώδιο μετάδοσης
✔ Στοιχεία φίλτρου χαμηλής διέλευσης (L2, C2) στο κύκλωμα εισόδου
✔ Πυκνωτές φίλτρου στο κύκλωμα εξόδου

Αν το η συνολική μετατόπιση φάσης φτάνει τις 180°, μπορεί να συμβεί αυτοταλάντωση.

3. Πώς να αποτρέψετε την ταλάντωση;

Για να αποτρέψετε την ταλάντωση, δεν πρέπει να πληρούται μία από τις δύο παραπάνω προϋποθέσεις εντός του εύρους λειτουργικής συχνότητας.

Σχήμα 2 Κατάσταση βρόχου αρνητικής ανάδρασης χωρίς ταλάντωση
Σχήμα 2 Κατάσταση βρόχου αρνητικής ανάδρασης χωρίς ταλάντωση

Όπως φαίνεται στο Σχήμα 2, λαμβάνονται υπόψη δύο κρίσιμες συχνότητες:

  • fc: Η συχνότητα όπου το κέρδος βρόχου Το |AF| μειώνεται στα 0 dB.

  • για: Η συχνότητα όπου η μετατόπιση φάσης βρόχου υπερβαίνει -180°.

Για να διατηρηθεί η σταθερότητα, η Το κέρδος πρέπει να είναι κάτω από 0 dB όταν η μετατόπιση φάσης φτάσει τις -180°.

4. Γιατί τα σήματα εξόδου ρεύματος είναι πιο σταθερά

Σχήμα 3 Βρόχος ανάδρασης πηγής ρεύματος
Σχήμα 3 Βρόχος ανάδρασης πηγής ρεύματος
Σχήμα 4 Βρόχος ανάδρασης πηγής τάσης
Σχήμα 4 Βρόχος ανάδρασης πηγής τάσης

Κυκλώματα εξόδου σήματος ρεύματος είναι λιγότερο επιρρεπείς σε ταλαντώσεις επειδή:
✔ Η διαδρομή ανάδρασής τους περιορίζεται σε εσωτερικά στοιχεία (όπως φαίνεται στο Σχήμα 3).
✔ Οι εξωτερικές διακυμάνσεις φορτίου έχουν μικρή επίδραση στη μετατόπιση φάσης ή στο κέρδος.

Αντίθετα, κυκλώματα εξόδου τάσης (Σχήμα 4) λάβετε σχόλια από το σημείο εξόδου, που σημαίνει ότι εξωτερικά καλώδια και κυκλώματα δειγματοληψίας μπορούν να επηρεάσουν τη μετατόπιση φάσης και το κέρδος. Εάν οι παράμετροί τους αλλάξουν, το σύστημα μπορεί να πληροί τις συνθήκες ταλάντωσης, οδηγώντας σε αστάθεια.

5. Συμπέρασμα

Τα σήματα εξόδου τύπου τάσης μπορούν να ταλαντώνονται όταν:
✔ Τα παρασιτικά συστατικά εισάγουν μια μετατόπιση φάσης 180°.
✔ Το κέρδος βρόχου παραμένει μεγαλύτερο από 1 σε αυτήν τη μετατόπιση φάσης.

Για να αποφύγετε την ταλάντωση:
✔ Βεβαιωθείτε ότι το κέρδος βρόχου μειώνεται κάτω από 0 dB πριν η μετατόπιση φάσης φτάσει τις 180°.
✔ Ελαχιστοποιήστε την παρασιτική χωρητικότητα/επαγωγή στα καλώδια μετάδοσης.
✔ Χρησιμοποιήστε κατάλληλο φιλτράρισμα για να σταθεροποιήσετε τον βρόχο ανατροφοδότησης.

Αντίθετα, έξοδοι τύπου ρεύματος είναι πιο σταθερά από τότε που ο βρόχος ανάδρασης επηρεάζεται λιγότερο από τις εξωτερικές συνθήκες φορτίου.