1. Caminho de Transmissão do Sinal de Tensão

Figura 1. Caminho de transmissão dos sinais da fonte de tensão.
Figura 1. Caminho de transmissão dos sinais da fonte de tensão.

Conforme mostrado em Figura 1Um sistema de transmissão de sinal de tensão consiste em três componentes principais:

  1. Circuito de saída de tensão com realimentação negativa

  2. Cabo de transmissão de sinal

    • Inclui capacitância parasita (C1) e indutância parasita (L1), que dependem de comprimento do cabo e esquema de fiação.

  3. Circuito de aquisição do sinal de entrada

    • Pode incluir um filtro passa-baixa (L2, C2).

2. Por que ocorre a oscilação?

Em um sistema de sinal de tensão com realimentação negativa, o sinal de entrada é calculado como:

∣Xi′∣=∣Xi∣−∣Xf∣|X_i'| = |X_i| – |X_f|

No entanto, se o O sinal de realimentação (|Xf|) está defasado em 180°., a equação se transforma em:

∣Xi′∣=∣Xi∣+∣Xf∣|X_i'| = |X_i| + |X_f|

Isso significa que mesmo se nenhum sinal de entrada é aplicado (|Xi| = 0), o O sinal de feedback mantém a saída., levando a oscilação auto-sustentada.

Para que ocorra oscilação, duas condições devem ser atendidas:

  1. O ganho de malha é maior que 1: |AF| > 1

  2. A defasagem de fase satisfaz: φA + φF = (2n+1)π

O deslocamento de fase O loop vem de múltiplas fontes:
✔ Capacitância parasita (C1) e indutância (L1) no cabo de transmissão
✔ Componentes do filtro passa-baixa (L2, C2) no circuito de entrada
✔ Capacitores de filtro no circuito de saída

Se o A defasagem total atinge 180°., pode ocorrer auto-oscilação.

3. Como evitar a oscilação?

Para evitar oscilações, Uma das duas condições acima não deve ser atendida. dentro da faixa de frequência operacional.

Figura 2. Condição do circuito de realimentação negativa sem oscilação.
Figura 2. Condição do circuito de realimentação negativa sem oscilação.

Conforme mostrado em Figura 2, duas frequências críticas são consideradas:

  • fc: A frequência onde o ganho de malha |AF| cai para 0 dB.

  • fo: A frequência em que a defasagem do laço excede -180°.

Para manter a estabilidade, o O ganho deve ser inferior a 0 dB. quando a defasagem atinge -180°.

4. Por que os sinais de saída atuais são mais estáveis

Figura 3. Circuito de realimentação da fonte de corrente
Figura 3. Circuito de realimentação da fonte de corrente
Figura 4. Circuito de realimentação da fonte de tensão
Figura 4. Circuito de realimentação da fonte de tensão

Circuitos de saída de sinal de corrente são menos propensos à oscilação porque:
✔ O caminho de feedback deles se restringe aos componentes internos. (como mostrado em Figura 3).
✔ Variações na carga externa têm pouco efeito no deslocamento de fase ou no ganho..

Em contraste, circuitos de saída de tensão (Figura 4) receber feedback do ponto de saída, o que significa que cabos externos e circuitos de amostragem podem influenciar a defasagem e o ganho. Se seus parâmetros mudarem, o sistema pode atender às condições de oscilação, o que leva à instabilidade.

5. Conclusão

Os sinais de saída do tipo tensão podem oscilar quando:
✔ Os componentes parasitas introduzem uma defasagem de 180°.
✔ O ganho de malha permanece maior que 1 nessa defasagem.

Para evitar oscilações:
✔ Certifique-se de que o ganho do laço seja reduzido abaixo de 0 dB antes que a defasagem atinja 180°.
✔ Minimizar a capacitância/indutância parasita em cabos de transmissão.
✔ Utilize filtragem adequada para estabilizar o circuito de feedback.

Em contraste, saídas do tipo corrente são mais estáveis, já que seus O circuito de feedback é menos afetado por condições de carga externa..