Kada će krug negativnog pojačala povratne informacije biti nestabilan?
Razumijevanje dobitka petlje:
* dobitak otvorene petlje (a): Ovo je dobitak samog pojačala bez ikakvih povratnih informacija.
* Faktor povratnih informacija (β): To predstavlja udio izlaznog signala koji se vraća na ulaz.
* dobitak petlje (t): Proizvod dobitka otvorene petlje i faktora povratnih informacija (T =Ap).
Uvjeti stabilnosti:
* Stabilna operacija: Kad je dobitak petlje manje od jedinstva (t <1) na svim frekvencijama, pojačalo je stabilno. Povratne informacije učinkovito smanjuju ukupni dobitak i sprečava oscilacije.
* nestabilan rad (oscilacija): Kad dobitak petlje dosegne ili premaši jedinstvo (t ≥ 1) na određenoj frekvenciji, pojačalo postaje nestabilno. To znači da povratna petlja pojačava signal umjesto da ga smanji, što dovodi do oscilacija.
Čimbenici koji doprinose nestabilnosti:
1. Pomak faze: Da bi se oscilacija pojavila, povratni signal mora biti u fazi s ulaznim signalom na određenoj frekvenciji. To se obično događa kada postoji značajan pomak faze koji je uveo pojačalo ili druge komponente u petlji s povratnim informacijama.
2. Frekvencijski odziv: Dobitak otvorene petlje i faktor povratnih informacija mogu varirati ovisno o učestalosti. Ako dobitak petlje postane veći od jedinstva na frekvenciji gdje postoji dovoljan pomak faze, pojačalo će oscilirati.
3. Vrijednosti komponenata: Vrijednosti otpornika, kondenzatora i drugih komponenti mogu utjecati na fazni pomak i dobitak petlje za povratne informacije, utječući na stabilnost.
Posljedice nestabilnosti:
* Neželjene oscilacije: Pojačalo stvara kontinuirani izlazni signal čak i bez ulaznog signala.
* Iskrivljeni izlaz: Oscilacije mogu iskriviti željeni izlazni signal.
* Oštećenje komponenti: U teškim slučajevima, oscilacije mogu uzrokovati prekomjerne struje i napone, što potencijalno oštećuje pojačalo ili druge povezane krugove.
Obraćanje nestabilnosti:
* Frekvencijska kompenzacija: Tehnike se često koriste kako bi se osiguralo da dobitak petlje ostaje ispod jedinstva na svim frekvencijama. To obično uključuje dodavanje kondenzatora za stvaranje dominantnog stupa u frekvencijskom odzivu pojačala, smanjujući dobitak na višim frekvencijama gdje fazni pomaci postaju značajni.
* Ispravan odabir komponenti: Pažljivo odabir komponenti može umanjiti pomake faze i osigurati da je faktor povratnih informacija prikladan.
* Analiza zatvorene petlje: Simulacije ili teorijska analiza sustava zatvorene petlje (uključujući povratne informacije) mogu pomoći predvidjeti potencijalne probleme stabilnosti prije izgradnje kruga.
Ukratko, Nestabilnost u pojačavačima s negativnim povratnim informacijama nastaje kada dobitak petlje doseže ili premašuje jedinstvo na frekvenciji gdje postoji značajno pomak faze. Razumijevanje ovih koncepata i implementacija odgovarajućih tehnika dizajna ključno je za postizanje stabilnog i pouzdanog rada pojačala.