1. Pot prenosa napetostnega signala

Slika 1 Prenosna pot signalov napetostnega vira
Slika 1 Prenosna pot signalov napetostnega vira

Kot je prikazano v Slika 1Sistem za prenos napetostnega signala je sestavljen iz treh ključnih komponent:

  1. Izhodno vezje negativne povratne zanke

  2. Kabel za prenos signala

    • Vključuje parazitska kapacitivnost (C1) in parazitska induktivnost (L1), ki so odvisni od dolžina kabla in postavitev ožičenja.

  3. Vezje za zajem vhodnega signala

    • Lahko vključuje nizkoprepustni filter (L2, C2).

2. Zakaj pride do nihanja?

V sistemu z negativno povratno zanko in napetostnim signalom se vhodni signal izračuna kot:

∣Xi′∣=∣Xi∣−∣Xf∣|X_i'| = |X_i| – |X_f|

Vendar, če povratni signal (|Xf|) je fazno premaknjen za 180°, se enačba spremeni v:

∣Xi′∣=∣Xi∣+∣Xf∣|X_i'| = |X_i| + |X_f|

To pomeni, da tudi če ni vhodnega signala se uporablja (|Xi| = 0), ta povratni signal vzdržuje izhod, kar vodi do samovzdržno nihanje.

Za nastanek nihanja morata biti izpolnjena dva pogoja:

  1. Ojačanje zanke je večje od 1: |AF| > 1

  2. Fazni premik izpolnjuje: φA + φF = (2n+1)π

The fazni premik v zanki prihaja iz več virov:
✔ Parazitska kapacitivnost (C1) in induktivnost (L1) v prenosnem kablu
✔ Komponente nizkoprepustnega filtra (L2, C2) v vhodnem vezju
✔ Filtrirni kondenzatorji v izhodnem vezju

Če skupni fazni premik doseže 180°, lahko pride do lastnega nihanja.

3. Kako preprečiti nihanje?

Da bi preprečili nihanje, eden od zgornjih dveh pogojev ne sme biti izpolnjen znotraj delovnega frekvenčnega območja.

Slika 2 Stanje negativne povratne zanke brez nihanja
Slika 2 Stanje negativne povratne zanke brez nihanja

Kot je prikazano v Slika 2, upoštevani sta dve kritični frekvenci:

  • nogometni klub: Frekvenca, pri kateri se ojačanje zanke |AF| pade na 0 dB.

  • za: Frekvenca, kjer fazni premik zanke presega -180°.

Da bi ohranili stabilnost, ojačanje mora biti pod 0 dB ko fazni premik doseže -180°.

4. Zakaj so izhodni signali toka stabilnejši

Slika 3 Povratna zanka tokovnega vira
Slika 3 Povratna zanka tokovnega vira
Slika 4 Povratna zanka napetostnega vira
Slika 4 Povratna zanka napetostnega vira

Izhodna vezja tokovnega signala so manj nagnjeni k nihanju, ker:
✔ Njihova povratna pot je omejena na notranje komponente (kot je prikazano v Slika 3).
✔ Zunanje spremembe obremenitve imajo majhen vpliv na fazni premik ali ojačanje.

V nasprotju s tem, napetostna izhodna vezja (Slika 4) pridobiti povratne informacije od izhodna točka, kar pomeni, da zunanji kabli in vzorčevalna vezja lahko vpliva na fazni premik in ojačanje. Če se njihovi parametri spremenijo, sistem lahko izpolnjuje pogoje nihanja, kar vodi v nestabilnost.

5. Zaključek

Izhodni signali napetostnega tipa lahko nihajo, ko:
✔ Parazitske komponente povzročijo fazni premik za 180°.
✔ Ojačanje zanke ostane pri tem faznem premiku večje od 1.

Da bi se izognili nihanju:
✔ Preden fazni premik doseže 180°, zagotovite, da se ojačanje zanke zmanjša pod 0 dB.
✔ Zmanjšajte parazitsko kapacitivnost/induktivnost v prenosnih kablih.
✔ Za stabilizacijo povratne zanke uporabite ustrezno filtriranje.

V nasprotju s tem, tokovni izhodi so bolj stabilni, saj so njihovi na povratno zanko manj vplivajo zunanji pogoji obremenitve.