1. Cesta přenosu napěťového signálu

Jak je znázorněno v Obrázek 1Systém přenosu napěťového signálu se skládá ze tří klíčových komponent:

1. Obvod výstupního napětí záporné zpětné vazby

2. Kabel pro přenos signálu

   • Zahrnuje parazitní kapacita (C1) a parazitní indukčnost (L1), které závisí na délka kabelu a rozložení zapojení.

3. Obvod pro sběr vstupního signálu

   • Může zahrnovat nízkopásmový filtr (L2, C2).

2. Proč dochází k oscilaci?

V systému s negativní zpětnou vazbou napěťového signálu se vstupní signál vypočítá jako:

∣Xi′∣=∣Xi∣−∣Xf∣|X_i'| = |X_i| – |X_f|

Pokud však signál zpětné vazby (|Xf|) je fázově posunut o 180°, rovnice se změní na:

∣Xi′∣=∣Xi∣+∣Xf∣|X_i'| = |X_i| + |X_f|

To znamená, že i když žádný vstupní signál se aplikuje (|Xi| = 0), ten/ta/to zpětnovazební signál udržuje výstup, což vede k samoudržující oscilace.

Aby k oscilaci došlo, musí být splněny dvě podmínky:

1. Zisk smyčky je větší než 1: |AF| > 1

2. Fázový posun splňuje: φA + φF = (2n+1)π

Na stránkách fázový posun ve smyčce pochází z více zdrojů:
✔ Parazitní kapacita (C1) a indukčnost (L1) v přenosovém kabelu
✔ Součásti dolní propusti (L2, C2) ve vstupním obvodu
✔ Filtrační kondenzátory ve výstupním obvodu

Pokud celkový fázový posun dosáhne 180°, může dojít k vlastním kmitům.

3. Jak zabránit oscilaci?

Aby se zabránilo kmitání, jedna ze dvou výše uvedených podmínek nesmí být splněna v rámci provozního frekvenčního rozsahu.

Jak je znázorněno v Obrázek 2, uvažují se dvě kritické frekvence:

• fc: Frekvence, kde zesílení smyčky |AF| klesne na 0 dB.

• pro: Frekvence, kde fázový posun smyčky překračuje -180°.

Pro udržení stability, zisk by měl být pod 0 dB když fázový posun dosáhne -180°.

4. Proč jsou proudové výstupní signály stabilnější

Obvody pro výstup proudového signálu jsou méně náchylné k oscilaci, protože:
✔ Jejich zpětnovazební cesta je omezena na vnitřní komponenty (jak je znázorněno v Obrázek 3).
✔ Kolísání externího zatížení má malý vliv na fázový posun nebo zesílení.

Naproti tomu obvody napěťového výstupu (Obrázek 4) získat zpětnou vazbu od výstupní bod, což znamená, že externí kabely a vzorkovací obvody může ovlivnit fázový posun a zesílení. Pokud se jejich parametry změní, systém může splňovat podmínky oscilace, což vede k nestabilitě.

5. Závěr

Výstupní signály napěťového typu mohou oscilovat, když:
✔ Parazitní komponenty zavádějí fázový posun o 180°.
✔ Zisk smyčky zůstává při tomto fázovém posunu větší než 1.

Aby se zabránilo oscilaci:
✔ Zajistěte, aby zesílení smyčky bylo sníženo pod 0 dB, než fázový posun dosáhne 180°.
✔ Minimalizujte parazitní kapacitu/indukčnost v přenosových kabelech.
✔ Použijte vhodné filtrování ke stabilizaci zpětnovazební smyčky.

Naproti tomu proudové výstupy jsou stabilnější, protože jejich zpětnovazební smyčka je méně ovlivněna vnějšími zátěžovými podmínkami.