negatí isszacsatolások osztályozása meneti jel és a isszacsatolt jel más-más elektródára kerül: soros isszacsatolás (SV) gyanazon elektródára kerül: párhzamos isszacsatolás (PV) isszacsatoló jel a terhelésen ellépő eszültséggel arányos: eszültség isszacsatolás (FV) a terhelésen átolyó árammal arányos: áram isszacsatolás (ÁV) Konkrét kapcsolás esetén néha az tóbbit a nehezebb megállapítani. Általánosan köethető módszer: Módosítsk a menetre kapcsolt terhelő ellenállás értékét extrém értékek irányába ( zérs agy égtelen) és nézzük meg hogy a isszacsatolás ezen terhelések mellett megszűnik-e? Pld. Ha t akkor és a isszacsatolt jel is akkor FV. Ha t akkor de a isszacsatolt jel akkor ÁV. Ha t akkor I és a isszacsatolt jel = akkor ÁV. isszacsatolás hatása az áramkör paramétereire: SFV nő csökken SÁV nő nő PFV csökken csökken PÁV csökken nő hrokerősítés: VCs g VCs y x Felágjk a hrkot egy tetszőleges csomópontban. elágott hrkot lezárjk a megelelő impedanciáal azért hogy a iszonyok ne áltozzanak. hrokerősítés: y x -
Áramköri példák a isszacsatolások megalósítására: Soros eszültség isszacsatolás Párhzamos eszültség isszacsatolás t t g CC T C T C C C g CC T C T C C g E C E E t g E C E E t C Soros áram isszacsatolás Párhzamos áram isszacsatolás t t g CC C C C g CC T C T C C C g E t g E C E E t -
eszültség és az áram isszacsatolás hatása a menő ellenállás értékére Soros eszültség isszacsatolás Soros áram isszacsatolás Δ i K Δ i K Δ t Δ t K K két kapcsolás nagymértékn hasonlít egymásra. meneten léő - ill. t - ellenállásokból alakított eszültségosztó jelét ezetjük issza a műeleti erősítő negatí menetére. isszacsatolás típsa mindkét esetn soros mert teljesül az: = Δ + egyenlet. isszacsatolás típsa szempontjából a lényeges eltérés abban mtatkozik hogy a menet (a K-K kapocspárra kapcsolódó t terhelés ) hol helyezkedik el. isszacsatolás típsát úgy tdjk eldönteni hogy a terhelést extrém értékűnek ( t agy t ) álasztjk majd megizsgáljk hogy mikor szűnik meg a isszacsatolás. Feszültség isszacsatolásnál az t esetn áram isszacsatolásnál az t estn lesz az =. ü menő ellenállás értékét mindkét esetn az képlettel számoljk ahol: ir ü : az t értékhez tartozó üresjárási menő eszültség ir : az t értékhez tartozó rözárási áram. Feszültség isszacsatolás: Üresjárásban: t hol: Valamint: ( Feltesszük hogy >> ) ü özárásban: t és ir Ezzel: i ü r 3-
Tehát a menő ellenállás jelentősen csökkenthető eszültség isszacsatolással. Áram isszacsatolás: Üresjárásban: t ] i ü özárásban: t Δ Δ i t K K hol: ( a isszacsatolás nélküli menő ellenállás.) Toábbá: ir ü Ezzel: ir Áram isszacsatolással a menő impedancia jelentősen nöelhető. 4-
Visszacsatolt erősítők rekenciaüggése z erősítő nem eális: (s) ( de = és = ) i Δ i (s) Tentsük pld az inertáló kapcsolást: csomóponti potenciálok módszeréel elírható egyenlet: i ahol: s Ezekből: s s s s s s s hol esetünkn most: és keretezett összeüggés általánosan igaz. s hrokerősítés deiníciószerűen: s y x y x (s) Példánkban: (ott ágtk el a hrkot ahol nem olyik áram) y s s x műeleti erősítők alláteresztő jellegű rekencia üggést mtatnak ( miel DC csatolt dierenciál erősítő okozatokból épülnek el)..) z egy pólst tartalmazó modell: s isszacsatolt rendszer mindig stabil. isszacsatolt erősítő átitele: s 5 6 s s s s s p megáltozott póls rekencia: p Általában miel 5-
5 4 3 j j p - 3 4 5 log(ω)..) két pólst tartalmazó modell: s 5 6 és isszacsatolt rendszer mindig stabil. isszacsatolt erősítő átitele: s s ( ω : az.n. domináns póls ) s s s s p s p s s megáltozott póls rekencia: p ( Ha akkor alós gyökök annak!!) Most is : miel 5 4 3 j j p - 3 4 5 log(ω) 6-
.4 z egységgrás gerjesztésre adott álasz őüggénye. értékek esetére és.8.6.4. 3 4 5 6 7 8 9 és t p z átiteli üggény rekencia üggése 5-5 - értékek esetére és -5 - -5-3 -35-4 és p -45 - isszacsatolt rendszer pólsainak elhelyezkedése az s síkon: s sík jω s sík jω j ωp s sík jω j ωp ωp σ 45 σ 6 σ x / / Kritiks csillapítású Maximális lapos 45 -os ázistartalék (két alós gyök) (Btterworth) (közelítőleg).3.) több pólst tartalmazó modell: s Instabilitás lehetősége enn áll: Lásd Stabilitásizsgálat s s s... 3 ( alóságban minden ME több pólssal bír de ezek a toábbi pólsok már olyan nagy rekencián annak ahol a hrokerősítés már jóal sebb mint az egység.) 7-
Stabilitás izsgálat Bode-diagram segítségéel Visszacsatolt rendszerek menet/menet típsú átiteli üggénye: s s s hol s a hrokerősítés j rendszer a stabilitás határhelyzetén an ha: j e Bode-diagram: a lg j rc j amplitúdó karakterisztika b ázis karakterisztika hrokerősítés Bode-diagramja alapján eldönthető a stabilitás: a(ω). rendszer φt > ázistartalékkal stabil ha:. rendszer ha: db t a és b db a t < amplitúdó tartalékkal stabil db a db b és a t db -π b(ω) φt ω ω db a t log(ω) log(ω) Minimálázisú rendszerekn (nincs zérs a jobb élsíkon) elég az amplitúdó karakterisztika ismerete gyanis Bode-tétele szerint: d lg j b d lg d da lg M hol M(ω) az amplitúdó karakterisztika meredeksége db/dekád-ban 3 4 Pld: ha M(ω) = -3 db/d b 8-
Nyqist stabilitás izsgálat Nyqist stabilitás izsgálattal a nyitott rendszer hrokerősítésének ismeretén izsgálni tdjk a isszacsatolt (zárt) rendszer stabilitását. nyitott rendszer átitele ( a hrokerősítés): j zárt rendszer átitele: j zárt rendszer a stabilitás határhelyzetén j j akkor an ha an olyan ω rekencia amikor: j agy: j Nyqist stabilitás izsgálat:.) Kiszámítjk és ábrázoljk a komplex síkon az j hrokerősítés komplex értékét a alós ω paraméter tartományában. (Ez a helygör).) Megállapítjk az j ektor ázisának áltozását a rc j tartományában: 3.) k n összeüggésből meghatározzk n-et a zárt rendszer jobb élsíkra eső pólsainak számát. Ha n = akkor a zárt rendszer stabil ellenkező esetn instabil. (k: a nyílt rendszer jobb élsíkra eső pólsainak száma ez általában ismert tipiksan zérs) (s) β rc{+ (β) (jω)} Im{(β) (jω)} ω = e{(β) (jω)} - Stabil ω ω = Instabil + (β) (jω) (β) (jω) Példa : Legyen k =. z -es helygörbén a teljes ázisáltozás eredője zérs: n n = stabil Példa : Legyen k =. -es helygörbén az összes ázisáltozás: teljes ordlat az óramtató járásáal egyezően. n n = zárt rendszern így db póls an a jobb élsíkon ezért a zárt rendszer nem stabil. 9-
negatí isszacsatolás hatása a nemlineáris torzításra Tentsünk egy a ezérelhetőség határhelyzetéig igény ett tranzisztoros erősítőt! menő mérőjelünk legyen egy ω rekenciájú harmoniks jel: t cost zt tapasztaljk hogy az erősítő menő jele az ω (alapharmoniks) rekenciájú jelen kíül számos más (elharoniks) komponenset is tartalmaz. elharmoniksok az alapharmoniksnak egész számú többszörösei (ω3ω4ωstb) (Lásd Forier sor): t cos t cos t 3 cos3 t... (cost k cos t k3 cos3t...) torzított menő jelre deiniálhatnk egy.n. torzítási tényezőt: k... k k 3 3 elharmoniksok 3 amplitúdói erősen üggenek attól hogy az erősítő milyen mértékn an ezérele. ögzítsük ezért a meneti alapharmoniks amplitúdóját (pld. a maximális értéken) és az ehhez a jelszinthez tartozó értéket jelentse a k. nemlineáris erősítőt helyettesítsük most egy olyan lineáris (torzítás mentes) erősítőel melynek menő jeléhez hozzá adjk a torzítási tartalmat!... a NEMLIN a a LIN a hol a torzítási tartalom ejezhető a torzítási tényezőel: a k enti módszerrel linearizált erősítőnket most csatoljk issza! teljes menő jel β- szorosát onjk a menő jelből és ezt a különbségi jelet ezessük rá az erősítőre! Természetesen az erősítés-iszonyok megáltoznak. Változtassk meg a menő jelet a úgy hogy a menő jel alapharmoniksa legyen gyanakkora mint előzőleg. torzítási tartalmat tentsük úgy mint egy második menetet melynek nagysága az a előzőek szerint ügg az alapharmoniks amplitúdójától: k a LIN k a + β z így kapott lineáris hálózatra a szperpozíciót használa két transzer üggényt írhatnk el: -
a a a k β - β a a k a z tóbbiból a isszacsatolt rendszer torzítási tényezője: k a k negatí isszacsatolással a torzítás drasztiksan csökkenthető. Példál egy hangrekenciás erősítő k =% -os torzítása (a széd érthetőség határa) az β= hrokerősítés érték mellett kb. k =. %-re csökkenthető (HiFi minőség). Megjegyzendő hogy számításainkban egy s pontatlanság an mert igyelmen kíül hagytk hogy az erősítő eredő meneti amplitúdója egy csit megáltozott.a elharmoniks tartalom lecsökkenése köetkeztén. Ez a nagyonalúság azonban csak másodlagosan csi pontatlanságot okoz ezért elhanyagoltk. z eredmény csit meglepő: Hogyan lehetséges a sebb torzítás mikor a nemlineáris karakterisztikát gyan olyan amplitúdó nagyságra ettük igény? magyarázat az hogy az erősítő menetére nem csak az alapharmoniks hanem a elharmoniks jel negáltjának egy része is rákapcsolódik ami mintegy előtorzítja a jelet. z előtorzított jel annyira torzl issza hogy az eredmény a jóal sebb torzítási tényező. égokozatok tárgyalásánál tehát helyesen jártnk el amikor a ogyasztó áramát (és ezzel az ellenálláson ellépő meneti eszültséget) szinszosnak tételeztük el. égerősítők a enti okoknál oga gyanis általában erősen (negatían) isszacsatoltak. -