1. Percorso di trasmissione del segnale di tensione

Come mostrato in Figura 1Un sistema di trasmissione del segnale di tensione è costituito da tre componenti chiave:

1. Circuito di uscita della tensione di retroazione negativa

2. Cavo di trasmissione del segnale

   • Include capacità parassita (C1) e induttanza parassita (L1), che dipendono da lunghezza del cavo e schema di cablaggio.

3. Circuito di acquisizione del segnale di ingresso

   • Può includere un filtro passa-basso (L2, C2).

2. Perché si verificano le oscillazioni?

In un sistema di segnale di tensione a retroazione negativa, il segnale di ingresso viene calcolato come:

∣Xi′∣=∣Xi∣−∣Xf∣|X_i'| = |X_i| – |X_f|

Tuttavia, se il Il segnale di feedback (|Xf|) è sfasato di 180°, l'equazione si trasforma in:

∣Xi′∣=∣Xi∣+∣Xf∣|X_i'| = |X_i| + |X_f|

Ciò significa che anche se nessun segnale in ingresso viene applicato (|Xi| = 0), IL il segnale di feedback sostiene l'uscita, che porta a oscillazione autosostenuta.

Affinché si verifichi l'oscillazione, devono essere soddisfatte due condizioni:

1. Il guadagno ad anello è maggiore di 1: |AF| > 1

2. Lo sfasamento soddisfa: φA + φF = (2n+1)π

Il sfasamento il ciclo proviene da più fonti:
✔ Capacità parassite (C1) e induttanza (L1) nel cavo di trasmissione
✔ Componenti del filtro passa-basso (L2, C2) nel circuito di ingresso
✔ Condensatori di filtro nel circuito di uscita

Se il lo sfasamento totale raggiunge i 180°, può verificarsi auto-oscillazione.

3. Come prevenire le oscillazioni?

Per prevenire le oscillazioni, una delle due condizioni di cui sopra non deve essere soddisfatta all'interno della gamma di frequenza operativa.

Come mostrato in Figura 2Vengono considerate due frequenze critiche:

• fc: La frequenza in cui il guadagno ad anello |AF| scende a 0 dB.

• fo: La frequenza in cui lo sfasamento del ciclo supera -180°.

Per mantenere la stabilità, il Il guadagno deve essere inferiore a 0 dB quando lo sfasamento raggiunge -180°.

4. Perché i segnali di uscita di corrente sono più stabili

Circuiti di uscita del segnale di corrente sono meno inclini alle oscillazioni perché:
✔ Il loro percorso di feedback è limitato ai componenti interni (come mostrato in Figura 3).
✔ Le variazioni del carico esterno hanno scarso effetto sullo sfasamento o sul guadagno..

Al contrario, circuiti di uscita di tensione (Figura 4) ricevere feedback da punto di uscita, il che significa che cavi esterni e circuiti di campionamento possono influenzare lo sfasamento e il guadagno. Se i loro parametri cambiano, il sistema può soddisfare le condizioni di oscillazione, il che porta all'instabilità.

5. Conclusione

I segnali di uscita di tipo tensione possono oscillare quando:
✔ Le componenti parassite introducono uno sfasamento di 180°.
✔ Il guadagno ad anello chiuso rimane maggiore di 1 a questo sfasamento.

Per evitare oscillazioni:
✔ Assicurarsi che il guadagno dell'anello sia ridotto al di sotto di 0 dB prima che lo sfasamento raggiunga i 180°.
✔ Ridurre al minimo la capacità/induttanza parassita nei cavi di trasmissione.
✔ Utilizzare un filtraggio appropriato per stabilizzare l'anello di retroazione.

Al contrario, uscite di tipo corrente sono più stabili poiché il loro Il circuito di feedback è meno influenzato dalle condizioni di carico esterno..