1. Путь передачи сигнала напряжения

Рис. 1. Путь передачи сигналов источника напряжения.
Рис. 1. Путь передачи сигналов источника напряжения.

Как показано в Рисунок 1Система передачи напряжения состоит из трех ключевых компонентов:

  1. Схема с отрицательной обратной связью по выходному напряжению

  2. Кабель передачи сигнала

    • Включает Паразитная емкость (C1) и Паразитная индуктивность (L1)которые зависят от длина кабеля и схема проводки.

  3. Схема сбора входного сигнала

    • Может включать в себя Фильтр нижних частот (L2, C2).

2. Почему возникают колебания?

В системе с отрицательной обратной связью по напряжению входной сигнал рассчитывается следующим образом:

∣Xi′∣=∣Xi∣−∣Xf∣|X_i'| = |X_i| – |X_f|

Однако, если Сигнал обратной связи (|Xf|) сдвинут по фазе на 180°., уравнение изменяется следующим образом:

∣Xi′∣=∣Xi∣+∣Xf∣|X_i'| = |X_i| + |X_f|

Это означает, что даже если нет входного сигнала применяется (|Xi| = 0), Сигнал обратной связи поддерживает выходной сигнал., что приводит к самоподдерживающиеся колебания.

Для возникновения колебаний должны быть выполнены два условия:

  1. Коэффициент усиления контура больше 1: |AF| > 1

  2. Фазовый сдвиг удовлетворяет условию: φA + φF = (2n+1)π

Сайт фазовый сдвиг В цикле участвуют источники информации из нескольких областей:
✔ Паразитная емкость (C1) и индуктивность (L1) в передающем кабеле
✔ Компоненты фильтра нижних частот (L2, C2) во входной цепи
✔ Фильтрующие конденсаторы в выходной цепи

Если Суммарный фазовый сдвиг достигает 180°В этом случае может происходить автоколебание.

3. Как предотвратить колебания?

Для предотвращения колебаний, Одно из двух вышеуказанных условий не должно быть выполнено. в пределах рабочего диапазона частот.

Рис. 2. Состояние отрицательной обратной связи без колебаний.
Рис. 2. Состояние отрицательной обратной связи без колебаний.

Как показано в Рисунок 2Рассматриваются две критические частоты:

  • ФК: Частота, на которой коэффициент усиления петли гармоник Уровень |AF| падает до 0 дБ.

  • фо: Частота, при которой фазовый сдвиг петли превышает -180°.

Для поддержания стабильности Коэффициент усиления должен быть ниже 0 дБ. когда фазовый сдвиг достигает -180°.

4. Почему выходные сигналы тока более стабильны?

Рис. 3. Петля обратной связи источника тока.
Рис. 3. Петля обратной связи источника тока.
Рис. 4. Петля обратной связи источника напряжения.
Рис. 4. Петля обратной связи источника напряжения.

Схемы вывода токового сигнала менее подвержены колебаниям, потому что:
✔ Их путь обратной связи ограничен внутренними компонентами. (как показано в Рисунок 3).
✔ Изменения внешней нагрузки оказывают незначительное влияние на фазовый сдвиг или усиление..

В отличие, цепи с выходным напряжением (Рисунок 4) получить обратную связь от точка выхода, что означает, что внешние кабели и схемы отбора проб могут влиять на фазовый сдвиг и усиление. Если их параметры изменяются, система... может соответствовать условиям колебанийчто приводит к нестабильности.

5. Заключение

Выходные сигналы напряжения могут колебаться в следующих случаях:
✔ Паразитные компоненты вносят фазовый сдвиг на 180°.
✔ Коэффициент усиления контура остается больше 1 при этом фазовом сдвиге.

Во избежание колебаний:
✔ Убедитесь, что коэффициент усиления петли снижен ниже 0 дБ до того, как фазовый сдвиг достигнет 180°.
✔ Минимизация паразитных емкостей/индуктивностей в передающих кабелях.
✔ Для стабилизации контура обратной связи используйте соответствующую фильтрацию.

В отличие, выходы текущего типа более стабильны, поскольку их Петля обратной связи менее подвержена влиянию внешних условий нагрузки..