1. Put prijenosa naponskog signala

Sl. 1 Put prijenosa signala izvora napona
Sl. 1 Put prijenosa signala izvora napona

Kao što je prikazano u Slika 1, sustav za prijenos naponskog signala sastoji se od tri ključne komponente:

  1. Izlazni krug napona negativne povratne sprege

  2. Kabel za prijenos signala

    • Uključuje parazitski kapacitet (C1) i parazitska induktivnost (L1), koji ovise o duljina kabela i raspored ožičenja.

  3. Sklop za akviziciju ulaznog signala

    • Može uključivati niskopropusni filtar (L2, C2).

2. Zašto dolazi do oscilacije?

U sustavu s negativnom povratnom spregom naponskog signala, ulazni signal se izračunava kao:

∣Xi′∣=∣Xi∣−∣Xf∣|X_i'| = |X_i| – |X_f|

Međutim, ako povratni signal (|Xf|) je fazno pomaknut za 180°, jednadžba se mijenja u:

∣Xi′∣=∣Xi∣+∣Xf∣|X_i'| = |X_i| + |X_f|

To znači da čak i ako nema ulaznog signala primjenjuje se (|Xi| = 0), the povratni signal održava izlaz, što dovodi do samoodrživa oscilacija.

Da bi se pojavila oscilacija, moraju biti ispunjena dva uvjeta:

  1. Pojačanje petlje je veće od 1: |AF| > 1

  2. Fazni pomak zadovoljava: φA + φF = (2n+1)π

The fazni pomak u petlji dolazi iz više izvora:
✔ Parazitni kapacitet (C1) i induktivitet (L1) u prijenosnom kabelu
✔ Komponente niskopropusnog filtra (L2, C2) u ulaznom krugu
✔ Filterski kondenzatori u izlaznom krugu

Ako ukupni fazni pomak doseže 180°, može doći do samooscilacije.

3. Kako spriječiti oscilaciju?

Da bi se spriječile oscilacije, jedan od dva gore navedena uvjeta ne smije biti ispunjen unutar operativnog frekvencijskog raspona.

Sl. 2 Stanje negativne povratne petlje bez oscilacije
Sl. 2 Stanje negativne povratne petlje bez oscilacije

Kao što je prikazano u Slika 2, razmatraju se dvije kritične frekvencije:

  • nogometni klub: Frekvencija na kojoj se pojačanje petlje |AF| pada na 0 dB.

  • za: Frekvencija gdje fazni pomak petlje prelazi -180°.

Kako bi se održala stabilnost, pojačanje treba biti ispod 0 dB kada fazni pomak dosegne -180°.

4. Zašto su izlazni signali struje stabilniji

Sl. 3 Povratna petlja izvora struje
Sl. 3 Povratna petlja izvora struje
Sl. 4 Povratna petlja izvora napona
Sl. 4 Povratna petlja izvora napona

Izlazni krugovi strujnog signala manje su skloni oscilacijama jer:
✔ Njihov put povratne informacije ograničen je na unutarnje komponente (kao što je prikazano u Slika 3).
✔ Vanjske varijacije opterećenja imaju mali utjecaj na fazni pomak ili pojačanje.

Nasuprot tome, izlazni naponski krugovi (Slika 4) uzeti povratne informacije od izlazna točka, što znači da vanjski kabeli i krugovi za uzorkovanje može utjecati na fazni pomak i pojačanje. Ako se njihovi parametri promijene, sustav može zadovoljiti uvjete oscilacije, što dovodi do nestabilnosti.

5. Zaključak

Izlazni signali naponskog tipa mogu oscilirati kada:
✔ Parazitske komponente uvode fazni pomak od 180°.
✔ Pojačanje petlje ostaje veće od 1 pri ovom faznom pomaku.

Kako biste izbjegli oscilacije:
✔ Osigurajte da se pojačanje petlje smanji ispod 0 dB prije nego što fazni pomak dosegne 180°.
✔ Minimizirajte parazitski kapacitet/induktivitet u prijenosnim kabelima.
✔ Koristite odgovarajuće filtriranje za stabilizaciju povratne petlje.

Nasuprot tome, izlazi strujnog tipa su stabilniji jer su njihovi Na povratnu petlju manje utječu vanjski uvjeti opterećenja.