Kondensator sprzęgający
Wzmacniacz z sprzężeniem prądowym z jednobiegunową funkcją przejścia, jak pokazano na równaniu trzecim, jest stabilny z każdą wartością rezystancji w pętli sprzężenia zwrotnego ponieważ przesunięcie się fazy w pętli sprzężenia zwrotnego jest ograniczone do wartości –90°. Kolejne bieguny funkcji przejścia rzeczywistego CFA wprowadzają zauważalne dodatkowe przesunięcie fazy przy wyższych częstotliwościach, co wymusza minimalną wartość oporu sprzężenia RF, aby zapewnić stabilność układu. Często przyjmuje się nawet margines fazy 45°, aby zapewnić stabilność układu. Od teraz w rozważaniach przyjmijmy że funkcja przejścia Z(s) ma dwa bieguny - s = pH przy wysokich częstościach i dominujący biegun s=p.
Aby zapewnić niezerową impedancję pętli sprzężenia zwrotnego popularna sugestia mówi aby nie używać kondensatorów sprzęgających w układach z sprzężeniem prądowym. Niestety nie jest to takie proste ponieważ kondensatory wprowadzają nie tylko zmianę amplitudy, ale także przesuwają fazę. Przyjrzyjmy się poniżej co się stanie gdy do układu wzmacniacza transimpedancyjnego w konfiguracji CFA dodamy pojemność sprzęgającą. Dla uproszczenia pomińmy pasożytnicze pojemności wejściowe. Dodanie kondensatora sprzęgającego CF równolegle z opornikiem RF, pokazanym na wcześniejszych schematach, powoduje powstanie bieguna i miejsca zerowego w funkcji przejścia. Dla ułatwienia impedancję pętli sprzężenia zwrotnego nazwijmy ZF, jest ona 'sumą' RF i CF połączonych równolegle i opisuje ją zależność:
Jeśli w równaniu drugim zamiast RF podstawimy ZF wzmocnienie w zamkniętej pętli sprzężenia wyniesie:
Zatem wzmocnienie pętli wyniesie:
Wzmocnienie pętli, opisane zależnością 10, posiada dominujący biegun na s = p i biegun wysokiej częstotliwości przy s = pH. Dodatkowo pojawia się biegun
i miejsce zerowe funkcji Z(s) przy
ze względu na dodaną pojemność CF.
W wykresie charakterystyki Bodego miejsce zerowe wywołane dodaniem CF pokazuje się na niższej częstotliwości niż biegun spowodowany tą pojemności. Jest tak ponieważ w wyrażeniu na miejsce zerowe w mianowniku znajduje się RF, a w wyrażeniu opisującym biegun jest (Ro||RF). Charakterystyka Bodego dla tego przykładu pokazana jest poniżej.
Pojawienie się zera powoduje zwiększenie się amplitudy i prowadzi do przesuwania się fazy wraz z zwiększaniem częstotliwości. Z drugiej strony jest to całkiem dobra sprawa, jeśli chodzi o kwestię stabilności układu. W modelowanym systemie, opisanym powyższą charakterystyką zero przesuwa nam miejsce gdzie charakterystyka przechodzi przez 0 dB a biegun przy s = pH powoduje że asymptota amplitudy spada z nachyleniem -40 dB na dekadę poniżej punktu przecięcia. Dla porównania na wykresie umieszczono także charakterystykę układu bez dodanej pojemności (niebieska, przerywana linia) wyznaczoną z wzoru jedenastego.
Źródła:
http://www.analog.com/library/analogdialogue/archives/47-07/current_feedback.html
Wzmacniacz z sprzężeniem prądowym z jednobiegunową funkcją przejścia, jak pokazano na równaniu trzecim, jest stabilny z każdą wartością rezystancji w pętli sprzężenia zwrotnego ponieważ przesunięcie się fazy w pętli sprzężenia zwrotnego jest ograniczone do wartości –90°. Kolejne bieguny funkcji przejścia rzeczywistego CFA wprowadzają zauważalne dodatkowe przesunięcie fazy przy wyższych częstotliwościach, co wymusza minimalną wartość oporu sprzężenia RF, aby zapewnić stabilność układu. Często przyjmuje się nawet margines fazy 45°, aby zapewnić stabilność układu. Od teraz w rozważaniach przyjmijmy że funkcja przejścia Z(s) ma dwa bieguny - s = pH przy wysokich częstościach i dominujący biegun s=p.
Aby zapewnić niezerową impedancję pętli sprzężenia zwrotnego popularna sugestia mówi aby nie używać kondensatorów sprzęgających w układach z sprzężeniem prądowym. Niestety nie jest to takie proste ponieważ kondensatory wprowadzają nie tylko zmianę amplitudy, ale także przesuwają fazę. Przyjrzyjmy się poniżej co się stanie gdy do układu wzmacniacza transimpedancyjnego w konfiguracji CFA dodamy pojemność sprzęgającą. Dla uproszczenia pomińmy pasożytnicze pojemności wejściowe. Dodanie kondensatora sprzęgającego CF równolegle z opornikiem RF, pokazanym na wcześniejszych schematach, powoduje powstanie bieguna i miejsca zerowego w funkcji przejścia. Dla ułatwienia impedancję pętli sprzężenia zwrotnego nazwijmy ZF, jest ona 'sumą' RF i CF połączonych równolegle i opisuje ją zależność:
Jeśli w równaniu drugim zamiast RF podstawimy ZF wzmocnienie w zamkniętej pętli sprzężenia wyniesie:
Zatem wzmocnienie pętli wyniesie:
Wzmocnienie pętli, opisane zależnością 10, posiada dominujący biegun na s = p i biegun wysokiej częstotliwości przy s = pH. Dodatkowo pojawia się biegun
W wykresie charakterystyki Bodego miejsce zerowe wywołane dodaniem CF pokazuje się na niższej częstotliwości niż biegun spowodowany tą pojemności. Jest tak ponieważ w wyrażeniu na miejsce zerowe w mianowniku znajduje się RF, a w wyrażeniu opisującym biegun jest (Ro||RF). Charakterystyka Bodego dla tego przykładu pokazana jest poniżej.
Pojawienie się zera powoduje zwiększenie się amplitudy i prowadzi do przesuwania się fazy wraz z zwiększaniem częstotliwości. Z drugiej strony jest to całkiem dobra sprawa, jeśli chodzi o kwestię stabilności układu. W modelowanym systemie, opisanym powyższą charakterystyką zero przesuwa nam miejsce gdzie charakterystyka przechodzi przez 0 dB a biegun przy s = pH powoduje że asymptota amplitudy spada z nachyleniem -40 dB na dekadę poniżej punktu przecięcia. Dla porównania na wykresie umieszczono także charakterystykę układu bez dodanej pojemności (niebieska, przerywana linia) wyznaczoną z wzoru jedenastego.
Źródła:
http://www.analog.com/library/analogdialogue/archives/47-07/current_feedback.html
Fajne? Ranking DIY
