“Birlik kazancını istikrarlı” konusunda özel olan nedir?

As gibi, opamp veri sayfalarında belirtilen bu one. Salınımdan dolayı istikrarın yüksek kazanımlarda bir sorun olduğunu düşünüyorum. Birlik kazancı ile ilgili sorunlar nelerdir?

Kararlılık sadece kazanca değil aynı zamanda faza da bağlıdır. Bir ters yükselticinin 180 ° faz kaymasına sahip olması durumunda, toplam faz kayması 360 ° 'dir ve salınım için Barkhausen kriterlerinden biri karşılanır.

Amplifikatörler, harici devre optimum olsa bile stabil olma yetenekleri bakımından farklılık gösterir. Belirli bir amplifikatör tipinin stabilite potansiyelini değerlendirmek için, açık döngü amplifikatörün hem "kazanç-frekansı" hem de "faz-frekansı" için grafik verileri gerekir. Faz tepkisi kazancının birliğin üstünde olduğu bir frekansta! 180E gösterirse, negatif geri besleme pozitif geri besleme olur ve amplifikatör gerçekte bir salınımı sürdürür. Faz gecikmesi! 180E'den az olsa ve sürekli salınım olmasa bile, faz tepkisi tüm frekanslar için -180 ° 'den "yeterince düşük değilse" dış gürültü kaynakları tarafından tetiklenen salınım patlamaları olasılığı vardır kazancın birliğin üstünde olduğu yerde. "Yeterince az" faz payı . Faz cevabı -135 ° ise, faz marjı 45 ° 'dir ("-180 °' den küçük miktar). Gerçekte, istikrar potansiyelini değerlendirmek için ilgilenilen faz payı, geri besleme devresinin faz tepkisini de içermelidir . Bu birleşik faz marjı 45 ° veya daha fazla olduğunda, amplifikatör oldukça kararlıdır. 45 ° sayısı "temel kural" değeridir ve daha yüksek faz marjı daha iyi stabilite ve daha az aşınmaya neden olur.

Genellikle, ancak her zaman değil, en düşük faz marjı birliğin üstünde olan en yüksek frekanstadır; çünkü her zaman yüksek frekanslarda daha fazla dereceyi temsil eden frekanstan bağımsız bir gecikme vardır. Birlik açık döngü kazancının yüksek frekansında 45E faz marjlı bir amplifikatörün "birlik kazancı kararlı" olduğu söylenir. İsteğe bağlı olarak, çoğu amplifikatör tipi, dönüş hızındaki veya yüksek frekanslı gürültüdeki bazı fedakarlıklarda birlik kazanç kararlılığı için telafi edilebilir. Stabilitenin yüksek önceliğe sahip olduğu düşünülürse, geçiş yapılmalıdır. Birlik kazanç kararlılığı, istikrarın genellikle en kötü olduğu, en düşük kapalı döngü kazancında istikrarlı çalışma anlamına gelir.

( buradan )

Daha fazla okuma
Neden Birlik Geri Bildirimi İstikrar İçin En Zor Neden?

Yüksek kazançlı bir amplifikatöre% 100 geri bildirim uygulanarak birlik kazanımı elde edilir. Giriş ve çıkış arasında faz kayması olacak ve salınım, açık kayma kazancının birlikten büyük olduğu herhangi bir frekansta 180 dereceye eşit veya bu dereceyi aştığında meydana gelecektir (aslında her zaman pratikte bir frekans aralığında).

Birlik kazanımının yüksek geri bildirim durumu, 180 derece faz kaymasına sahip bazı frekanslardan (genellikle yanıt aralığının tepesinde) kaçınmanın en zor olduğu durumdur.

Uygulamada "sadece 180 dereceden az" yeterince iyi değildir çünkü salınıma yaklaşan amplifikatörler "halka" olur ve hızlı kenarlarda veya daha yüksek frekans bileşenlerine sahip sinyallerde istenmeyen geçici tepkiler üretir. Bu nedenle, bir dereceye kadar "faz marjı" gereklidir, böylece sistemdeki faz kayması, amplifikatörü kötü davranmaya başladığı alanlardan uzak tutmak için karşılaşılabilecek tüm frekanslarda 180 dereceden çok iyi anlaşılır.

Faydalı Jensen AN001 - İşlemsel yükselteçlerin dengelenmesinde bazı ipuçları

Olumsuz geribildirimler yükselteçleri dengelerken, olumlu geri bildirimler onları dengelemektedir.

Parazitik direnç ve kapasitans nedeniyle, bir amplifikatör kaçınılmaz olarak bir alçak geçirgen filtre olarak görev yapar. Bu, zayıflamanın yanı sıra bir faz kayması olduğu anlamına gelir. Bir amplifikatör ne kadar fazlaysa faz kayması için daha fazla potansiyele sahiptir.

İki veya daha fazla aşamalı bir yükselticinin frekans tepkisi (yani, hemen hemen tüm op-amp'ler), çoklu kopma frekansları içerecektir. Her kopma frekansı civarında faz kayması artar. İlk mola sıklığından sonra yaklaşık 90 derece faz kayması var, ikinci mola sıklığından sonra yaklaşık 180 derece faz kayması var (ve böyle devam ediyor ama biz gerçekten sadece ilk ikisini önemsiyoruz).

180 derecelik bir faz kayması negatif geri beslemeyi pozitif geri beslemeye dönüştürür. Bu bir sorun. Bu noktada geri besleme yolunun "döngü kazancı" ise, amplfier'den bir veya daha fazla ise, osilasyon yapar.

Bu yüzden amplifikatörlerimizi geliştirmeliyiz, böylece ikinci döngü frekansına ulaşılmadan önce geri besleme döngüsündeki kazanç birinden daha az düşer. OP-AMP üreticileri bunu, ilk kırılma noktasının frekansını azaltmak ve böylece ikinci kırılma noktasındaki kazancı azaltmak için, amplifikatörlere kasıtlı olarak kapasitans ("tazminat" olarak bilinir) ekleyerek yaparlar. Elbette bu, amplifikatörümüzün bant genişliğini azaltır.

Ancak, geri besleme döngüsündeki kazanç yalnızca amplifikatöre değil, aynı zamanda geri besleme bölücüsüne de bağlıdır. Yükselticinizin kapalı döngü kazancı ne kadar yüksek olursa, geri besleme döngüsündeki kazanç o kadar düşük olur. Tersine dönmeyen birlik kazanç yükselticisi, çıktının% 100'ünü girişe geri beslediği için en kötü durumdur. Bu yüzden düşük kazançlı amplifikatörlerin yüksek kazançlılardan daha büyük bir telafi kapasitesine ihtiyacı vardır.

Bu yüzden yüksek hızlı op-amper üreticileri size seçenek sunar. Bazen bu düşük ve yüksek kazançlı uygulamalar için farklı amplifer modellerine sahip olarak yapılır. Bazen (örneğin AD8021'de) bu, dengeleme kapasitörünün dışarıya takılmasıyla yapılır.