1. Feszültségjel átviteli útvonal

1. ábra Feszültségforrás jeleinek átviteli útja
1. ábra Feszültségforrás jeleinek átviteli útja

Amint az a 1. ábra, egy feszültségjelátviteli rendszer három fő összetevőből áll:

  1. Negatív visszacsatolású feszültségkimeneti áramkör

  2. Jelátviteli kábel

    • Tartalmazza parazita kapacitás (C1) és parazita induktivitás (L1), amelyek a következőktől függenek kábelhossz és kábelezési elrendezés.

  3. Bemeneti jel gyűjtő áramkör

    • Tartalmazhat egy aluláteresztő szűrő (L2, C2).

2. Miért fordul elő oszcilláció?

Negatív visszacsatolású feszültségjel-rendszerben a bemeneti jelet a következőképpen számítjuk ki:

∣Xi′∣=∣Xi∣−∣Xf∣|X_i'| = |X_i| – |X_f|

Azonban, ha a A visszacsatoló jel (|Xf|) 180°-kal fáziseltolódva van, az egyenlet a következőre változik:

∣Xi′∣=∣Xi∣+∣Xf∣|X_i'| = |X_i| + |X_f|

Ez azt jelenti, hogy még ha nincs bemeneti jel alkalmazva van (|Xi| = 0), a visszacsatoló jel fenntartja a kimenetet, ami a következőhöz vezet: önfenntartó oszcilláció.

Ahhoz, hogy rezgés keletkezzen, két feltételnek kell teljesülnie:

  1. A hurokerősítés nagyobb, mint 1: |AF| > 1

  2. A fáziseltolódás kielégíti a következőket: φA + φF = (2n+1)π

A fáziseltolódás a ciklusban több forrásból származik:
✔ Parazita kapacitás (C1) és induktivitás (L1) az átviteli kábelben
✔ Aluláteresztő szűrő alkatrészek (L2, C2) a bemeneti áramkörben
✔ Szűrőkondenzátorok a kimeneti áramkörben

Ha a a teljes fáziseltolódás eléri a 180°-ot, önrezgés léphet fel.

3. Hogyan előzhető meg az oszcilláció?

Az oszcilláció megakadályozása érdekében, a fenti két feltétel közül az egyik nem teljesülhet az üzemi frekvenciatartományon belül.

2. ábra Negatív visszacsatolási hurok feltétele oszcilláció nélkül
2. ábra Negatív visszacsatolási hurok feltétele oszcilláció nélkül

Amint az a 2. ábra, két kritikus frekvenciát veszünk figyelembe:

  • FC: A hurokerősítés frekvenciája |AF| 0 dB-re csökken.

  • fo: Az a frekvencia, ahol a hurok fáziseltolása meghaladja a -180°.

A stabilitás fenntartása érdekében a az erősítésnek 0 dB alatt kell lennie amikor a fáziseltolódás eléri a -180°-ot.

4. Miért stabilabbak az áramkimeneti jelek?

3. ábra Áramforrás visszacsatoló hurok
3. ábra Áramforrás visszacsatoló hurok
4. ábra Feszültségforrás visszacsatoló hurok
4. ábra Feszültségforrás visszacsatoló hurok

Áramjel kimeneti áramkörök kevésbé hajlamosak az ingadozásra, mert:
✔ Visszacsatolási útjuk a belső alkatrészekre korlátozódik (ahogyan az 3. ábra).
✔ A külső terhelésváltozásoknak csekély hatásuk van a fáziseltolódásra vagy az erősítésre.

Ezzel szemben, feszültségkimeneti áramkörök (4. ábra) visszajelzést kérni a kimeneti pont, ami azt jelenti, hogy külső kábelek és mintavételező áramkörök befolyásolhatják a fáziseltolódást és az erősítést. Ha paramétereik megváltoznak, a rendszer megfelelhet az oszcillációs feltételeknek, ami instabilitáshoz vezet.

5. Következtetés

A feszültség típusú kimeneti jelek oszcillálhatnak, ha:
✔ A parazita komponensek 180°-os fáziseltolódást okoznak.
✔ A hurokerősítés ennél a fáziseltolódásnál is nagyobb marad, mint 1.

Az oszcilláció elkerülése érdekében:
✔ Győződjön meg arról, hogy a hurokerősítés 0 dB alá csökken, mielőtt a fáziseltolás eléri a 180°-ot.
✔ Minimalizálja a parazita kapacitást/induktivitást az átviteli kábelekben.
✔ Használjon megfelelő szűrést a visszacsatolási hurok stabilizálására.

Ezzel szemben, áramtípusú kimenetek stabilabbak, mivel azok a visszacsatolási hurkot kevésbé befolyásolják a külső terhelési körülmények.