logo elektroda
logo elektroda
X
logo elektroda
REKLAMA
REKLAMA
Adblock/uBlockOrigin/AdGuard mogą powodować znikanie niektórych postów z powodu nowej reguły.

[Rozwiązano] Sprzężenie zwrotne w dyskretnym wzmacniaczu różnicowym

Jacksee 07 Wrz 2023 22:10 441 7
REKLAMA
  • #1 20725010
    Jacksee
    Poziom 7  
    Posty: 100
    Ocena: 22
    Witam.
    Schemat wzmacniacza z tranzystorami NPN i układem sprzężenia zwrotnego.
    Staram się zrozumieć, jak ustalić punkty pracy takiego przykładowego wzmacniacza. Przypuśćmy, że zasilany jest niesymetrycznie z 12 V, a bazę polaryzuję napięciem przykładowo 5 V. O ile dobrze rozumiem, napięcie wyjściowe może zawierać się pomiędzy 12 V a napięciem na bazie, czyli 5 V. W tym wypadku składowa stała na wyjściu musi być równa 8,5 V, bo to napięcie jest pośrodku tych dwóch ograniczających.

    Chciałbym zapytać, jak powinien wyglądać układ sprzężenia zwrotnego w takim układzie. Przywołując ogólny schemat blokowy sprzężenia zwrotnego: potrzeba wzmacniacza o dużym wzmocnieniu (to już jest), sumatora i odwrócenia w fazie (zawiera się w tym wzmacniaczu) oraz bloku B sprzężenia zwrotnego. Jak w tym wypadku taki blok powinien wyglądać (tzn. co dalej dorysować?), ponieważ nie można wstawić po prostu dzielnika napięcia, gdyż tranzystor musi być odpowiednio spolaryzowany. Próbowałem wstawiać źródło napięcia i dzielnik z kondensatorem odcinającym składową stałą wyjścia, jednak układ działał bardzo dziwnie - przesuwał się punkt pracy, prądy kolektorów był znacznie różne, a wzmocnienie w ogóle nie zgadzało się z teorią. Nie wiem, czy to wina symulatora, czy nie widzę jakiejś zależności.
  • REKLAMA
  • Pomocny post
    #2 20725113
    jony
    Specjalista elektronik
    Posty: 7541
    Pomógł: 1821
    Ocena: 881
    Tu masz najprostszy sposób

    Schemat układu elektronicznego z tranzystorami BC548C i różnymi wartościami rezystorów i kondensatorów.
    I jaki "efekt" chcesz uzyskać?
    Załączniki:
    • Draft66.asc (4.17 KB) Musisz być zalogowany, aby pobrać ten załącznik.
  • REKLAMA
  • Pomocny post
    #3 20725295
    _jta_
    Specjalista elektronik
    Posty: 48809
    Pomógł: 3198
    Ocena: 4184
    Przy takim podłączeniu kondensatora sprzężenie zwrotne będzie tylko stabilizować punkt pracy, nie będzie zmniejszać wzmocnienia.

    Jeśli ma jeszcze zmniejszać wzmocnienie, to szeregowo z kondensatorem trzeba wstawić opornik - nazwijmy go R12 dla schematu po prawej stronie - wtedy dla nieskończonego wzmocnienia tranzystora wzmocnienie układu byłoby 1+R11*(1/R10+1/R12).

    Rzeczywiste wzmocnienie napięciowe takiego układu bez tego opornika jest z grubsza równe napięciu na oporniku kolektorowym (R9) podzielonemu przez 52mV, a właściwie nieco mniej, bo ten opornik jest dla sygnałów zmiennych bocznikowany przez R11 i impedancję obciążenia.
  • Pomocny post
    #4 20725352
    CYRUS2
    Poziom 43  
    Posty: 17657
    Pomógł: 1221
    Ocena: 3459
    Jacksee napisał:
    Jak w tym wypadku taki blok powinien wyglądać (tzn. co dalej dorysować
    Nic, bo nie ma takich bloków.

    To co narysowałeś wzmacnia - ale nie jest wzmacniaczem.
    Jest fragmentem układu jakiegoś wzmacniacza.
  • #5 20726141
    Jacksee
    Poziom 7  
    Posty: 100
    Ocena: 22
    CYRUS2 napisał:
    Nic, bo nie ma takich bloków.

    No tutaj się nie zgodzę, bo jednak da się to podzielić na takie bloki funkcjonalne, nawet jeśli akurat tutaj może nie jest to praktyczne, rozważam ten układ teoretycznie, żeby zrozumieć, jak działa.

    Schemat elektryczny z tranzystorami BC547C i elementami pasywnymi.

    Dziękuję za podpowiedź, ale jednak w tym układzie nie wszystko zgadza się z teorią. Punkt pracy jest utrzymany prawidłowo, ale wzmocnienie sygnału nie zgadza się z teoretycznym wzorem k = A/(1 + AB), gdzie A to wzmocnienie wzmacniacza w otwartej pętli, które jest duże, a B to transmitancja czwórnika w gałęzi sprzężenia zwrotnego. W moim rozumieniu dla częstotliwości 1 kHz kondensator 100 uF stanowi praktycznie zwarcie, więc dla sygnału zmiennego powstaje dzielnik 7 kom i 7 kom (z równolegle połączonych R4 i R7). Zgodnie ze wzorem wzmocnienie powinno tu wynosić w zaokrągleniu 2. Oczywiście skończone wzmocnienie A zmniejsza trochę tę wartość, jednak wzmacniacz nie jest obciążony, więc dlaczego symulacja pokazuje amplitudę sygnału wyjściowego tylko 1,2 razy większą od wejściowego?
  • REKLAMA
  • Pomocny post
    #6 20726194
    CYRUS2
    Poziom 43  
    Posty: 17657
    Pomógł: 1221
    Ocena: 3459
    Jacksee napisał:
    Dziękuję za podpowiedź, ale jednak w tym układzie nie wszystko zgadza się z teorią.
    Dllaczgo tak uważasz - program symulacyjny to tylko teoria.
    Jacksee napisał:
    gdzie A to wzmocnienie wzmacniacza w otwartej pętli, które jest duże
    Skąd wiesz że jest duże ?
  • Pomocny post
    #7 20726239
    jony
    Specjalista elektronik
    Posty: 7541
    Pomógł: 1821
    Ocena: 881
    Jacksee napisał:
    Zgodnie ze wzorem wzmocnienie powinno tu wynosić w zaokrągleniu 2. Oczywiście skończone wzmocnienie A zmniejsza trochę tą wartość jednak wzmacniacz nie jest obciążony, więc dlaczego symulacja pokazuje amplitudę sygnału wyjściowego tylko 1.2 razy większą od wejściowego?

    Bo Aol jest bardzo małe.

    Obliczmy Aol.

    Jeśli założymy, że β = 400 to 4.11kΩ/400 = 10.2Ω i (R4||R7||R3)/400 = 3.5kΩ/400 = 8.75Ω.

    A zatem Aol ≈ 100Ω/(10.2Ω + 8.75Ω) ≈ 5.2 [V/V]

    A zatem Acl = 5.2/(1 + 5.2 * 1/2) ≈ 1.4 [V/V]

    Celowo pomijam re1 i re2 jako nieistotne bo Ie > 30mA i dlatego re < 0.87Ω

    I to nie jest dobry przykład wzmacniacza.

    Zobacz na ten przykład:

    Sprzężenie zwrotne w dyskretnym wzmacniaczu różnicowym

    I tutaj Aol będzie większe bo mamy dodatkowy stopień wzmacniający na tranzystorze PNP (wspólny emiter).

    Gdzie można się pokusić o dodanie wtórnika albo pary komplementarnej.

    Bo inżynierowie już dawno opracowali "odpowiednie" rozwiązania układowe.

    Oto dwa najpopularniejsze z nich:

    Sprzężenie zwrotne w dyskretnym wzmacniaczu różnicowym

    Większość WO jak i wzmacniaczy audio ma taką topologie zwaną VFA (voltage feedback amplifier).

    Ale powstała jeszcze taka
    Sprzężenie zwrotne w dyskretnym wzmacniaczu różnicowym
    Mniej popularna topologia, zwana wzmacniaczem ze sprzężeniem prądowym CFA (current feedback amplifier). Też stosowana w audio.
    Załączniki:
    • Draft66a.asc (2.49 KB) Musisz być zalogowany, aby pobrać ten załącznik.
  • REKLAMA
  • #8 20726362
    Jacksee
    Poziom 7  
    Posty: 100
    Ocena: 22
    Bardzo dziękuję za wyczerpujące wyjaśnienie, znacznie rozjaśniło obraz!
    Uznaję temat za rozwiązany.
    Pozdrawiam

Podsumowanie tematu

✨ Użytkownik stara się zrozumieć, jak ustalić punkty pracy w dyskretnym wzmacniaczu różnicowym z zasilaniem niesymetrycznym 12 V i polaryzacją bazy 5 V. W dyskusji poruszono kwestie dotyczące sprzężenia zwrotnego, wzmocnienia oraz stabilizacji punktu pracy. Uczestnicy wskazali, że kondensator w sprzężeniu zwrotnym stabilizuje punkt pracy, ale nie zmniejsza wzmocnienia, co można osiągnąć poprzez dodanie opornika szeregowo z kondensatorem. Wzmacniacz nie jest obciążony, co wpływa na różnice między teoretycznymi a rzeczywistymi wartościami wzmocnienia. Uczestnicy podali również przykłady układów wzmacniaczy, w tym topologię VFA (voltage feedback amplifier), jako bardziej efektywne rozwiązania.
Wygenerowane przez model językowy.
REKLAMA