Elektronika (MEVIMI07) Fejezet Visszacsatolt erősítők visszacsatolás célja: az erősítő paramétereinek igények szerinti megváltoztatása visszacsatolás elve (a J jel : vagy feszültség, vagy áram): J ki = J J = J be J v = J be ßJ ki J be J + - J v =ßJ o ß J ki J ki = (J be ßJ ki ) ahonnan: * = J J ki be Elnevezések: nyílt hurkú erősítés: = J ki /J zárt hurkú erősítés: * = J ki /J be hurokerősítés: = ß ahol: = ß visszacsatolás minőségileg különböző esetei: Önfenntartó gerjedés Növekvő amplitúdójú gerjedés Szűk poz vcs 0 Pozitív vcs Negatív vcs Stabil az erősítő (nem gerjed), ha Instabil az erősítő (gerjed), ha Miért használunk csaknem mindig negatív visszacsatolást? z * -nak mint és ß függvényének teljes megváltozása: * = ( ) ( ) ( ) evezetve relatív hibákat: * * Ea-Fej-Vcs
Elektronika (MEVIMI07) Eszerint a nyílt hurkú erősítés relatív hibája (+ß) arányában csökken, míg a visszacsatolás relatív hibája gyakorlatilag : arányban kerül át a zárt hurkú erősítés relatív hibájába Ez az oka annak, hogy csaknem kizárólag negatív visszacsatolást használunk ( negatív előjelet nem tudjuk kihasználni, mivel a relatív hibák előjele véletlenszerű) Negatív vagy pozitív visszacsatolásról akkor jogos beszélni, ha =ß valós mennyiség Általában azonban és ß is komplex mennyiség, ezért a visszacsatolás szintén komplex, tehát frekvenciafüggő Im[] f = Negatív visszacsatolás e[] Pozitív visszacsatolás f f = 0 Visszacsatolt erősítők stabilitása z egy- és kétpólusú erősítők valós negatív visszacsatolással strukturálisan stabilok 0 s Egypólusú s jω Im Nyquist diagramok Kétpólusú 0 s s Im 0 e 0 e ω ω görbék nem foghatják körül a pontot és át sem mehetnek rajta, ezért strukturális a stabilitás hárompólusú hurokerősítés a 0 -tól függően körülfoghatja a pontot (esetleg átmehet rajta), ezért itt (és a még több pólusú esetekben) feltételes stabilitásról beszélünk Im 0 0 e e Ea-Fej-Vcs
Elektronika (MEVIMI07) stabilitási tartalék fogalma: Tiltott terület puhán tiltott terület a Im[] e[] a: amplitúdó-tartalék : fázistartalék Úgynevezett minimál-fázisú rendszerekben (a legtöbb visszacsatolás ide tartozik) elég az egyik tartalékot használni (a m ásik ebből meghatározható) z erősítőknél többnyire a fázistartalékot használjuk Fázistartalék meghatározása ode-diagramon:, d 0-0 d/d 3 0 0-40 d/d (log) -90 80-70 < 45-60 d/d ode-daigram elhelyezkedése = 45 esetén MEJEYZÉS Vizsgáljuk az adott tömbvázlat x 5 /x átvitelét! (Valamennyi átviteli tényező pozitív valós) Ez a hurok a hurokban elrendezés x x 5 x x x 3 x 4 x 5 Látszólag a stabilitás feltétele csupán: +, vagy - de a belső ( és átvitelű tagokból álló) huroknak önmagában is stabilnak kell lennie, aminek feltétele:, tehát szigorúbb, mint az előző Ea-Fej-Vcs 3
Elektronika (MEVIMI07) z aszimmetrikus erősítők visszacsatolásának négy alapesete (z ellenállások mindenütt helyettesíthetők a megfelelő Z impedanciákkal) Feszültség Áram uü u Y r u be be ki ki Soros u u u ki t t u g u b u g u be Z ü i ß u u ki ir i Z ß be ki be i i be i be Párhuzamos i g u ki t i g t Y ß u ki z ideális visszacsatoló tag jellemzői: Nem terheli az erősítőt; visszacsatolt jelet ideális generátorként szolgáltatja; Egyirányú a jelátvitele ß i bemeneti különbségképzőt az összekapcsolás módja (soros) valósítja meg Például soros feszültség-visszacsatolás esetén: u =u be -u ß, ahol u ß = ß u u ki Ez a visszacsatolás azokra az átviteli jellemzőkre hat, amelyeknek definíciója a bemeneti feszültséget tartalmazza lkalmazva az általános esetre levezetett összefüggést, az átviteli jellemzők: * u * Y u ; Y ; de: * i i és Z * Z ahol: = u ß u és u = uü t t bemeneti ellenállás: be * = u be /i be = (u + u )/i be = ( + )u /i be = ( + ) be (Ugyanez a bemeneti ellenállás számításmódja a soros áram-visszacsatolás esetén is párhuzamos visszacsatolásoknál pedig: be * = be /( + )) Ea-Fej-Vcs 4
Elektronika (MEVIMI07) kimeneti ellenállás: z általános definíciót alkalmazzuk: * ki u i rövidzárás terhelés esetén a visszacsatolás nem működik Egyszerűsítő feltételezés: = 0 u kiü = u uü uü g u g, ahol ü = uü ß u uü u ü uü r = - u g (itt inaktív a visszacsatolás); visszahelyettesítve a definícióba: * kiü kir ü Ea-Fej-Vcs 5