1. Pinge signaali ülekandetee

Joonis 1 Pingeallika signaalide edastustee
Joonis 1 Pingeallika signaalide edastustee

Nagu näidatud Joonis 1, koosneb pinge signaali ülekandesüsteem kolmest põhikomponendist:

  1. Negatiivse tagasiside pinge väljundahel

  2. Signaaliülekande kaabel

    • Sisaldab parasiitne mahtuvus (C1) ja parasiitse induktiivsuse (L1), mis sõltuvad kaabli pikkus ja juhtmestiku paigutus.

  3. Sisendsignaali omandamise vooluring

    • Võib sisaldada madalpääsfilter (L2, C2).

2. Miks tekib võnkumine?

Negatiivse tagasisidega pinge signaalisüsteemis arvutatakse sisendsignaal järgmiselt:

∣Xi′∣=∣Xi∣−∣Xf∣|X_i'| = |X_i| – |X_f|

Siiski, kui tagasisidesignaal (|Xf|) on faasinihkes 180° võrra, võrrand muutub järgmiselt:

∣Xi′∣=∣Xi∣+∣Xf∣|X_i'| = |X_i| + |X_f|

See tähendab, et isegi kui sisendsignaali pole rakendatakse (|Xi| = 0), siis Tagasisidesignaal toetab väljundit, mis viib iseseisev võnkumine.

Võnkumise tekkimiseks peavad olema täidetud kaks tingimust:

  1. Silmuse võimendus on suurem kui 1: |AF| > 1

  2. Faasinihe vastab järgmisele: φA + φF = (2n+1)π

See faasinihe tsüklis olev teave pärineb mitmest allikast:
✔ Parasiitne mahtuvus (C1) ja induktiivsus (L1) ülekandekaablis
✔ Madalpääsfiltri komponendid (L2, C2) sisendahelas
✔ Väljundahela filtrikondensaatorid

Kui kogu faasinihe ulatub 180°-ni, võib esineda enesevõnkumist.

3. Kuidas võnkumist vältida?

Võnkumise vältimiseks üks kahest ülaltoodud tingimusest ei tohi olla täidetud töösagedusvahemiku piires.

Joonis 2. Negatiivse tagasisideahela seisund ilma võnkumiseta
Joonis 2. Negatiivse tagasisideahela seisund ilma võnkumiseta

Nagu näidatud Joonis 2, vaadeldakse kahte kriitilist sagedust:

  • FC: Sagedus, kus silmuse võimendus |AF| langeb 0 dB-ni.

  • fo: Sagedus, mille puhul ahela faasinihe ületab -180°.

Stabiilsuse säilitamiseks on võimendus peaks olema alla 0 dB kui faasinihe jõuab -180°-ni.

4. Miks on voolu väljundsignaalid stabiilsemad

Joonis 3. Vooluallika tagasisideahel
Joonis 3. Vooluallika tagasisideahel
Joonis 4. Pingeallika tagasisideahel
Joonis 4. Pingeallika tagasisideahel

Voolusignaali väljundahelad on vähem altid võnkumistele, kuna:
✔ Nende tagasisidetee piirdub sisemiste komponentidega (nagu näidatud Joonis 3).
✔ Välise koormuse muutused mõjutavad faasinihet või võimendust vähe.

Seevastu pinge väljundahelad (Joonis 4) võtke tagasisidet väljundpunkt, mis tähendab, et välised kaablid ja proovivõtuahelad võivad mõjutada faasinihet ja võimendust. Kui nende parameetrid muutuvad, siis süsteem võivad täita võnkumistingimusi, mis viib ebastabiilsuseni.

5. Kokkuvõte

Pingetüüpi väljundsignaalid võivad võnkuda, kui:
✔ Parasiitsed komponendid põhjustavad 180° faasinihke.
✔ Selle faasinihke korral jääb silmuse võimendus suuremaks kui 1.

Võnkumise vältimiseks:
✔ Veenduge, et ahela võimendus vähendatakse alla 0 dB enne, kui faasinihe jõuab 180°.
✔ Minimeerige ülekandekaablite parasiitset mahtuvust/induktiivsust.
✔ Tagasisideahela stabiliseerimiseks kasutage sobivat filtreerimist.

Seevastu voolutüüpi väljundid on stabiilsemad, kuna nende tagasisideahelat mõjutavad vähem välised koormustingimused.