|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese|
ENCYCLOPEDIA VỀ ĐIỆN TỬ TRUYỀN THANH VÀ KỸ THUẬT ĐIỆN Tính toán mạch khuếch đại có hồi tiếp. Bách khoa toàn thư về điện tử vô tuyến và kỹ thuật điện
Bách khoa toàn thư về điện tử vô tuyến và kỹ thuật điện / Radio nghiệp dư cho người mới bắt đầu Phản hồi (FB) được sử dụng rộng rãi trong các bộ khuếch đại. Hệ điều hành cho phép bạn cải thiện đáng kể các thông số của chúng và trong một số trường hợp, tạo các thiết bị mới dựa trên bộ khuếch đại - bộ kích hoạt, bộ tạo, v.v. Mạch tổng quát của bộ khuếch đại với HĐH được hiển thị trong hình. 55.
Tín hiệu đầu vào Uc và tín hiệu OS Uoc được đưa đến bộ cộng A1 và sau đó đến bộ khuếch đại A2 với hệ số truyền Ko (thường là Kc>>1). Tín hiệu từ đầu ra của bộ khuếch đại Uo đi qua mạch hồi tiếp với độ lợi p (thường là p<<1), tạo thành tín hiệu hồi tiếp Uoc. Trước tiên chúng ta hãy giả sử rằng cả bộ khuếch đại và mạch phản hồi đều không gây ra sự dịch pha. Khi đó, đối với trường hợp tổng tín hiệu trong A1, chúng ta có thể viết Uo = (Uc + UoC)Ko. Đồng thời Uoc = βUo. Thay thế, chúng tôi tìm thấy mức tăng của toàn bộ thiết bị K: Uo = UC.Ko (1-Koβ), K = Uo / Uc = Ko / (1-Koβ). Chúng ta thấy rằng độ lợi tăng lên và, tại Koβ = 1, tiến tới vô cùng. Và điều này có nghĩa là tự kích thích - bộ khuếch đại trở thành máy phát điện. Hệ điều hành loại này được gọi là tích cực (POS), nó thường được sử dụng để tạo máy phát điện, máy tái tạo và các thiết bị tương tự. Trong các bộ khuếch đại tần số âm thanh (UZCH), điều này hầu như không bao giờ xảy ra. Bây giờ chúng ta không tính tổng mà trừ các tín hiệu trong nút A1. Các tính toán vẫn giữ nguyên, nhưng các dấu hiệu sẽ thay đổi trong các công thức: K = Uo / Uc = Ko / (1 + Koβ). Phản hồi đã trở thành tiêu cực (NF) và hiện làm giảm mức tăng. Có vẻ như đây là nhược điểm lớn của cô ấy. Tuy nhiên, nó hoàn toàn được đền đáp bằng các phẩm chất hữu ích khác của OOS và việc đạt được mức tăng ban đầu lớn (Ko) trong các thiết bị bóng bán dẫn hiện đại không phải là vấn đề lớn. Thuộc tính hữu ích đầu tiên của OOS là giảm méo phi tuyến tính. Nhiệm vụ của bộ khuếch đại là tái tạo ở đầu ra một bản sao chính xác của tín hiệu đầu vào, nhưng với điện áp và / hoặc công suất lớn. Tín hiệu đầu ra bị biến dạng có thể được biểu diễn dưới dạng tổng của tín hiệu không bị biến dạng và các tích của biến dạng. Cái sau không có trong tín hiệu đầu vào, nhưng chúng đi từ đầu ra đến đầu vào thông qua mạch phản hồi. Và vì nó là âm, nên các sản phẩm méo phát ra từ đầu vào dường như tự bù lại và tỷ lệ của chúng trong tín hiệu đầu ra giảm mạnh. Một chất lượng hữu ích khác của OOS là cân bằng và mở rộng đáp ứng tần số của bộ khuếch đại. Ở những tần số mà mức tăng lớn hơn, ảnh hưởng của CNF, làm giảm đỉnh mức tăng này, cũng trở nên lớn hơn. Nếu Koβ>>1, thì, như có thể thấy từ công thức, K - 1/β. Hoàn thành mạch OOS ở dạng một bộ chia hai điện trở không phụ thuộc tần số, chúng ta có được đáp ứng tần số phẳng trong dải tần rộng. Có những ưu điểm khác: nếu tín hiệu OOS được loại bỏ song song khỏi đầu ra của bộ khuếch đại và được đưa vào đầu vào nối tiếp với tín hiệu đầu vào (ngược pha với nó, để phép trừ được thực hiện), thì trở kháng đầu ra của bộ khuếch đại sẽ giảm , và điện trở đầu vào tăng lên. Đây là lý thuyết nguyên thủy nhất của HĐH, như bạn có thể đoán, ít tương ứng với thực tế. Hóa ra là không có phản hồi hoàn toàn âm hay hoàn toàn dương trong bất kỳ dải tần số rộng nào. Hơn nữa, NOS ở một số tần suất có thể biến thành POS. Điều này sẽ xảy ra nếu bộ khuếch đại đưa ra sự dịch pha gần 180 ° và tín hiệu phản hồi cùng pha với đầu vào. Nếu có đủ mức tăng, ở tần số đó, bộ khuếch đại sẽ tự kích thích và câu ngạn ngữ vô tuyến nghiệp dư cũ sẽ trở thành sự thật: "khi bạn tạo ra một bộ khuếch đại, bạn sẽ có một bộ tạo dao động." Các biểu thức mà chúng tôi đã đưa ra vẫn đúng, nhưng với một cảnh báo nhỏ, mặc dù rất quan trọng - cần phải thay thế các hàm phức tạp của các hệ số truyền của chính bộ khuếch đại Ko(jω) và mạch HĐH β(jω) trong chúng. . Sau đó, kết quả sẽ là chính xác. Công thức cuối cùng bây giờ sẽ được viết như sau; K (jω) = Ko (jω) / [1 + β (jω) Ko (jω)]. Hãy để chúng tôi giải thích những gì đã được nói với một ví dụ đơn giản. Giả sử có một tầng khuếch đại bóng bán dẫn với mức tăng 100 (Hình 56).
Chuỗi thiên vị không được hiển thị để đơn giản, mặc dù chuỗi hệ điều hành hiện có cũng có thể được sử dụng cho thiên vị. Độ lợi phức tạp của bộ khuếch đại được xác định bởi chuỗi RC, trong đó R được hình thành bởi kết nối song song của điện trở tải R1 và điện trở của bộ chia OS R2 + R3: R = R1 (R2 + R3) / (R1 + R2 + R3), và điện dung C \u1d CXNUMX là tổng của điện dung đầu ra của bóng bán dẫn, điện dung lắp và điện dung của cáp được bảo vệ đầu ra (nếu có). Tổng mức tăng của bộ khuếch đại nối tầng và mạch RC được tìm thấy dưới dạng tích của chúng: Ko (jω) = 100-1 / (1 + jωRC). Chúng tôi thấy rằng, bắt đầu từ một tần số nhất định ωc = 1/RC, mô đun của mức tăng giảm và tốc độ giảm của nó là 2 lần đối với tần số tăng gấp đôi, hoặc 6 dB trên mỗi quãng tám. Đáp ứng tần số (sự phụ thuộc của mô đun khuếch đại vào tần số) của bộ khuếch đại của chúng tôi được hiển thị trên thang logarit trong hình. 57 dòng mỏng.
Hãy loại bỏ song song tín hiệu OS khỏi đầu ra của bộ khuếch đại (xem Hình 56) và làm suy yếu nó bằng một bộ chia có mức tăng không phụ thuộc vào tần số β=R3/(R2+R3)=0,09, đưa nó vào đầu vào nối tiếp với tín hiệu đầu vào. Hệ điều hành là tiêu cực vì giai đoạn bóng bán dẫn đảo ngược tín hiệu. Với sự bao gồm này, OOS sẽ giảm đầu ra và tăng trở kháng đầu vào của bộ khuếch đại lên 1 + βKo, tức là 10 lần. Chúng tôi tìm thấy mức tăng phức hợp của bộ khuếch đại với OOS K(jω) = Ko(jω)/[1+β(jω)Ko(jω)] = 100/(1 + jωRC)[ 1+9/(1 + jωRC)] = 10/(1 + jωRC*) , trong đó C * = C / 10. Chúng ta thấy gì? Mức tăng giảm 10 lần và trở thành 10. Nhưng tần số cắt của đáp ứng tần số tăng 10 lần, có nghĩa là cùng một sự mở rộng băng thông của bộ khuếch đại. Xem biểu đồ mô-đun | K(jω) | vẫn giữ nguyên, nó được thể hiện bằng đường đậm hơn trong Hình. 57. Không quan sát thấy hiện tượng không mong muốn (tự kích thích, cực đại trong đáp ứng tần số) trong bộ khuếch đại đơn giản với OOS này. Một điều nữa là khi OOS bao gồm một số tầng. Một ví dụ về mạch khuếch đại ba bóng bán dẫn thực tế với kết nối trực tiếp giữa các tầng được thể hiện trong hình. 58.
Hai bóng bán dẫn đầu tiên hoạt động ở chế độ được gọi là "rào cản", khi điện áp cơ sở bằng điện áp thu và bằng 0,5 ... 0,6 V. Chế độ này khá phù hợp để khuếch đại tín hiệu nhỏ. Giai đoạn đầu ra (VT3) hoạt động bình thường với điện áp cực thu bằng một nửa điện áp cung cấp. Ổn định chế độ của cả ba tầng đạt được bằng cách áp dụng phản hồi từ đầu ra đến đầu vào của bộ khuếch đại thông qua điện trở R4. Nó cũng tạo ra dòng điện phân cực cần thiết cho đế của bóng bán dẫn VT1. NFB được áp dụng song song với tín hiệu đầu vào, do đó trở kháng đầu vào của bộ khuếch đại thấp. Thông thường, trong một bộ khuếch đại như vậy, sự tự kích thích được quan sát thấy ở tần số cao. Các nỗ lực loại bỏ nó bằng cách thêm điện dung C1, C2, C3 thường không thành công - kích thích thậm chí còn mạnh hơn, mặc dù tần số tạo giảm. Lý do chính xác nằm ở những điện dung này và điện dung xen kẽ của các bóng bán dẫn là đủ để kích thích. Vấn đề cũng trở nên trầm trọng hơn bởi điện dung đầu vào C4. Giả sử rằng cả bốn chuỗi R1C1-R4C4 có cùng hằng số thời gian. Sau đó, tại tần số cắt, chúng dịch pha mỗi pha 45° và tổng cộng là 180°. Do đó, OOS ở tần số cắt biến thành POS! Độ suy giảm của tín hiệu theo chuỗi ở tần số cắt chỉ là 0.74 = 0,25, dải phân cách được hình thành bởi điện trở R4 và điện trở đầu vào của tầng trên bóng bán dẫn VT1 tạo ra độ suy giảm khá lớn, nhưng mức tăng có thể lên tới hàng chục nghìn. Ngay cả khi độ lợi không đủ để tự kích thích, một đỉnh hoàn toàn không cần thiết sẽ xuất hiện trên đáp ứng tần số của bộ khuếch đại có phản hồi ở tần số cao hơn, như trong Hình. 59.
Đỉnh như vậy sẽ duy trì ngay cả ở các hằng số thời gian khác nhau của tất cả các mạch RC (phải thực hiện phép tính chính xác có tính đến kết nối song song của điện trở đầu vào của bóng bán dẫn VT2, VT3 và điện trở R1, R2). Nó sẽ ở tần số mà tổng dịch pha trên toàn bộ vòng khuếch đại - mạch OS đạt tới 180 °. Làm thế nào để thoát khỏi hiệu ứng khó chịu này? Chỉ có một cách - làm cho mức tăng vòng lặp (sản phẩm Cor) nhỏ hơn mức thống nhất ở các tần số mà OOS biến thành POS. Ví dụ, đối với điều này, có thể tăng đáng kể điện dung của C4. do đó làm giảm tần số cắt của chuỗi R4C4 và do đó, hệ số truyền của nó ở tần số cao. Nếu việc chuyển hướng đầu vào có điện dung đáng kể là không mong muốn, thì một điện trở có điện trở vài kiloohm có thể được mắc nối tiếp với C4 (điện trở R4 thường được đo bằng megaohms). Trong một số trường hợp, trở kháng đầu ra thấp của nguồn tín hiệu có thể đóng vai trò là một điện trở như vậy, trong trường hợp này, tụ điện C4 đang tách ra. Bộ khuếch đại sẽ ổn định khi nguồn tín hiệu được kết nối, nhưng sẽ tự kích thích khi tắt nguồn. Thậm chí còn tốt hơn nếu tạo một điện trở R4 gồm hai mắc nối tiếp và nối một tụ điện lớn giữa điểm kết nối của chúng và dây chung. Ngoài ra còn có các phương pháp hiệu chỉnh tần số phức tạp hơn, ví dụ, với sự trợ giúp của các liên kết tích hợp theo tỷ lệ (Hình 60). Điện trở của điện trở R2 (Hình 60, a) được chọn nhỏ hơn nhiều lần so với điện trở R1, khi đó hệ số truyền bằng đơn vị ở tần số thấp giảm xuống giá trị R2 / (R1 + R2) ở tần số cao. Sự dịch pha đầu tiên tăng khi tần số tăng, sau đó giảm dần và tiến tới 60 ở tần số đủ cao. Một liên kết khác có các đặc điểm tương tự (Hình XNUMX,b), nhưng trở kháng đầu vào của nó có bản chất điện dung và giảm ở tần số cao.
Tóm lại, chúng ta hãy xem các vấn đề về độ ổn định được giải quyết như thế nào trong các bộ khuếch đại hoạt động (op-amps), bởi vì chúng phải cho phép hoạt động với 100% OOS (β = 1) và mức tăng Ko của chính chúng lên tới hàng chục và hàng trăm nghìn. Theo quy định, họ cố gắng làm cho tất cả các giai đoạn của op-amp trở nên rất băng thông rộng, chỉ một giai đoạn (thường nó cũng cho mức tăng tối đa) được thực hiện với tần số cắt thấp, đôi khi thậm chí sử dụng các tụ điện hiệu chỉnh bên ngoài (hãy chú ý đến tụ điện C1 trong mạch op-amp của chương trước). Trong trường hợp này, đáp ứng tần số của bộ khuếch đại trong dải tần rất rộng có độ dốc 6 dB trên mỗi quãng tám (xem Hình 57) và độ lệch pha không vượt quá 90 °. Chúng tôi chỉ xem xét các bộ khuếch đại có kết nối trực tiếp giữa các giai đoạn, khuếch đại tín hiệu có tần số thấp tùy ý, bắt đầu từ dòng điện một chiều. Trong các bộ khuếch đại có tụ điện ghép nối, cũng có tần số băng thông thấp hơn, với sự ra đời của phản hồi, có thể quan sát thấy các đỉnh của đáp ứng tần số ở vùng tần số thấp. Tự kích thích trong trường hợp này biểu hiện dưới dạng "tiếng ồn của động cơ", "nhỏ giọt", v.v. Trong trường hợp này, cần tính toán độ lệch pha do các mạch RC bao gồm các tụ điện ghép nối và điện trở đầu vào của các giai đoạn tiếp theo gây ra. Trong mọi trường hợp, điều không mong muốn là sẽ có nhiều hơn một chuỗi như vậy bên trong vòng lặp hệ điều hành. Vì vậy, hãy đưa ra kết luận chính ở trên: các bộ khuếch đại có phản hồi phải được thiết kế sao cho mức tăng của vòng lặp nhỏ hơn mức thống nhất ở các tần số mà độ lệch pha trong vòng lặp vượt quá 90 và đạt tới 180 °. Chi tiết hơn và ở cấp độ cao hơn nhiều, các vấn đề được thảo luận sẽ được thảo luận trong bài viết của S. Ageev "Cân nhắc thiết kế cho Bộ khuếch đại phản hồi thông thường"trong "Radio", 2003, số 4, trang 16-19. Ngoài ra còn có các liên kết đến các nguồn chính. Tác giả: V.Polyakov, Moscow
Một cách mới để kiểm soát và điều khiển tín hiệu quang
05.05.2024 Bàn phím Primium Seneca
05.05.2024 Khai trương đài quan sát thiên văn cao nhất thế giới
04.05.2024
▪ Sản phẩm nano có thể nguy hiểm ▪ Nhà tắm của người da đỏ Maya ▪ Sự phát triển công nghệ cao của Trung Quốc ▪ Truyền dữ liệu qua USB 3.2 với tốc độ lên đến 20 Gbps
▪ Phần ăng-ten của trang web. Lựa chọn các bài viết ▪ bài viết Peter I đã chiến đấu với nạn ăn xin như thế nào? đáp án chi tiết ▪ bài báo Trưởng phòng Phát triển Kinh doanh. Mô tả công việc ▪ bài viết Giấy carbon. Công thức nấu ăn đơn giản và lời khuyên
Trang chủ | Thư viện | bài viết | Sơ đồ trang web | Đánh giá trang web
www.diagram.com.ua |
Xem các bài viết khác razdela 
Tin tức khoa học công nghệ, điện tử mới nhất:
Tất cả các ngôn ngữ của trang này