Table of Contents
مقدمة: لماذا يُعدّل عنصر التسامح في التصميم المضلل
كل عنصر إلكتروني في العالم الحقيقي يأتي مع تقدير التسامح، والاختلاف المسموح به من قيمة التصميم الاسمية، ونسبة 10 كؤوس من المقاومة مع نسبة 1 في المائة من التسامح، المقاومة الفعلية يمكن أن تتراوح بين 9.9 كيلو متر و 10.1 نموذج، ونسبة الحساسية الفردية، ومثل هذه التباينات في المقاومين، والمنافسين، والأجهزة النشطة التي تتراكم، مما يؤدي إلى أخطاء في الإنتاج، ونمو في نطاق الترددات، وحتى
دور التغذية السلبية في التخفيف من التسامح
ويعمل الرد السلبي عن طريق أخذ جزء من إشارة النواتج وطرحه من المدخلات، مما يؤدي إلى زيادة الإشارة إلى الخطأ الناتج بحيث يقترب المكسب المغلقة من قيمة مثالية تحددها شبكة التغذية المرتدة، ومن الناحية المواضيعية، بالنسبة لمضخم ذي مكاسب مفتوحة A ومعامل التغذية المرتدة هو بيتا، المكسب المغلقة:
ACL = A/ (1 + Aß]
]]
وعندما تكون بيتا كبيرة (أي ارتفاع زيادة عدد المكسب)، فإن المكسب المغلق يكسب بسهولة إلى ما يقرب من 1/بيتا، وبما أن بيتا تحددها شبكة سلبية (مقاومة من الناحية الشكلية)، فإن دقتها يمكن أن تخضع لرقابة أشد بكثير من المكاسب العملية المفتوحة A[Fuit desT:1]، التي قد تختلف بدرجات الحرارة، وحجم العرض، وطريقة التصنيع السلبية.
How Tolerance Errors Propagate in Open —Loop vs. closedLoop Systems
(أ) إذا كان الفارق بين الجنسين هو: (أ) الفارق بين الجنسين)
أنواع التغذية وقابليتها للتعويض
وعلى الرغم من وجود هياكل للتغذية الفولطية والترددية الحالية، فإن مبدأي التعويض عن التسامح ينطبقان على كليهما، ويتوقف الاختيار على النطاق الترددي المطلوب، والضوضاء، وازدحام الناتج.
تغذية فولتاج
ويغذي المضخمات المضخمة للتغذية السريعة الفولطية فولتاجاً يتناسب مع الناتج المُعاد إلى المُدخلات اللافتية، وهي تهيمن على الدقة في استخدامات DC وتطبيقات التردد المنخفض بسبب انخفاض معدلها وتراجعها، وشبكة التغذية المرتدة عادة ما تكون بمثابة فارق مقاوم للفولط، يمكن أن تكون نسبة هذه الخدمات دقيقة للغاية مع مقاومات الدقة.
التغذية الحالية
' 1` أجهزة الاسترجاع الحالية التي تغذي حالياً على المدخلات اللافائية، وهي تتفوق في دوائر ذات نطاق عال، أو واسعة النطاق، لأن النطاق الترددي المغلقة لا يزال ثابتاً نسبياً نظراً لتغير المكسب، وتؤثر المكوّنات على القيمة المقاومة للتغذية المرتدة، التي تحدِّد كلاً من المكسب والحجم.
Key Insight:] Regardless type, the accuracy of the closed —loop gain is primarily determined by the accuracy of the feedback network. Using resistanceors with 0.1% tolerance and a low temperature coefficient (e.g., 25 ppm/°C) can reduce gain errors even when negligible levels,
التعويض عن البارامترات الحساسة الخاصة بالتسامح
وتؤثر المكونات المتسامحة على أكثر من مجرد كسب، فالثغرة، والتشويه، والتقلبات في المرحلتين، تتوقف جميعها على القيم المكوّنة، وتساعد التغذية على تثبيت هذه البارامترات، ولكن يجب على المصمم أن يفهم ما هو أهم.
Gain Accuracy
وكما ورد أعلاه، فإن التغذية العكسية السلبية تقلل من الحساسية إزاء التباينات المفتوحة في الصوت، وذلك لزيادة تحسين دقة المكسب:
- Use metal —film resistors with tight tolerance (0.1% or 0.01%).
- نسب مقاومة المصيد باستخدام طبقة فرعية واحدة (مثل شبكات مقاومة المدافن الصغيرة).
- إدراج تريمبوت في ساق واحدة من ثمار التغذية المرتدة لتثبيت المكاسب يدوياً بعد التجمع.
- وفي الإنتاج العالي الحجم، تستخدم مقاييس الفولطية الرقمية أو مضخات ربح قابلة للبرمجة يمكن معايرتها لكل وحدة.
Bandwidth and Phase Margin
ويمكن أن تنقل نسبة تحمل المكثفات (مثلا 20 في المائة بالنسبة للمكثفات السماوية النموذجية) القطب المهيمن لمضخم، وتغيير نطاق التردد والاستقرار، ولا يمكن أن تصحح الضجة مباشرة التسامح بين المكثفات، ولكن يمكن استغلال اعتماد الدائرة على شبكة التغذية المرتدة، وعلى سبيل المثال، وضع حد أقصى للتعويض بالتسامح على نطاق أوسع (تأثير ضغط مضيق).
التخريب والارتداد
فالأوجه غير المباشرة في الأجهزة العاملة تسبب تشويهاً متجانساً، فزيادة الازدهار العالية تقلل من التشوهات بعامل واحد + بيتا، وبما أن زيادة الحلقة تتوقف على المكاسب المفتوحة (التي قد تتفاوت بنسبة 20 في المائة مع درجة الحرارة)، فإن التحسن الفعلي في التشويه يمكن أن يختلف، غير أن شبكة التغذية المرتدة نفسها لا تنطوي على تشوه كبير؛ وبالتالي فإن قياسات التصفي للمضخمات لا تزال أكثر اتساقاً فيما بين الوحدات مما كانت عليه سابقاً.
استراتيجيات التصميم العملي للتعويض عن التسامح
ويضمن اعتماد نهج منهجي أن تعوض التغذية المرتدة بفعالية عن التسامحات المكوّنة دون إدخال مشاكل جديدة.
الخطوة 1: تحديد البارامترات الحرجة
بداية بتحديد التباين المقبول في الأرباح، ومعدلات النطاق الترددي، وقابلة، والتشويه على درجة حرارة التشغيل ونطاق الإمداد، وبالنسبة لكل معيار، يحدد العناصر التي تسهم في معظمها في تغيره، ويستخدم تحليل الحساسية: مقارنات ⁇ (مقاس)/كيان - قيم) وعناصر رتبة حسب التأثير.
الخطوة 2: اختيار علم الطب في الطب
(ب) بالنسبة لتطبيقات الدقة التي تتطلب قدراً أكبر من الدقة من 0.5 في المائة، يوصى بطبقة طبوية ذات فتحة مقاومة، واستخدام كمية عالية من المعلومات (مثلاً، AD8551، OPA2188) لتحقيق أقصى قدر من المكاسب، أما بالنسبة لتطبيقات النطاق الواسع التي يكون فيها الإطراء ذا أهمية حاسمة، فينبغي أن ينظر في عمليات الدمج الحالية التي تُعرض فيها قيم ثابتة من حيث القيمة المضافة).
الخطوة 3: عناصر شبكة التغذية المختارة مع التسامح الملائم
وينبغي اختيار مقاومي التغذية المرتدة والمكثفات استنادا إلى الدقة المغلقة المطلوبة، وبالنسبة لميزانية خطأ الربح البالغة 0.2 في المائة، فإن المقاومين الذين يتسامحون أكثر من 0.1 في المائة، ومعامل درجة الحرارة تحت مستوى 25 في المائة/س.
الخطوة 4: إدراج القابلية للتكيف في الإنتاج
وحتى مع عناصر التسامح الصارم، يمكن أن يسبب انتشار الصناعة التحويلية خطأ في المكسب المتبقي، ويضاف ثري )مثلا، مقياس متعدد الأطوال( في سلسلة مع مقاوم التغذية العكسية، ويسمح لكل وحدة بتعديله بحيث يحقق الربح الدقيق، كما أن استخدام مقاوم قابل للبرمجة الرقمية )مثلا AD5254( يمكن أن يعوض عن طريقة التقلبات السريعة.
الخطوة 5: تبسيط التسامح بين أسوأ الفئات
إجراء محاكاة لمونت كارلو مع ما يتوقع من عناصر للتثبت من أن أداء القفل المغلقة يبقى في حدود المواصفات، واستخدام نماذج إحصائية للمقاومين والمكثفات (العمليات التوزيعية العادية أو الموحدة) وإيلاء اهتمام خاص لحجم الحلقة وهامش المرحلة - إذا انخفض الهامش إلى أقل من 45 درجة، فإن الدائرة قد تصبح غير مستقرة مع بعض العناصر المكوّنة.
النموذج العامل:
(أ) أن يُعتبر مضخم غير متعمد مستفيداً من هدف 10 V/V.
() Note:] When using a trimpot, ensure that its temperature coefficient that of the fixed resistanceors to avoid drift with temperature. Many precision trimpots have higher TC (e.g., 100 ppm/°C) than metalfilm resistors; consider using a fixed resistanceor network with laser trimming rather than a trim
نتائج المحاكاة
ويظهر تحليل مونت كارلو الذي يبلغ 000 1 عملية، باستخدام مقاومين بنسبة 1 في المائة (توزيع غازي) ونموذج أوف إيوب باختلاف بنسبة 20 في المائة في المكاسب المفتوحة، أن المكاسب المتراكمة في الهواء الطلق تظل في حدود الطول الكامل - أي تحسن كبير على تفاوت المكاسب في الأماكن المفتوحة، إضافة إلى نسبة 0.1 في المائة من شبكة مقاومة التعقيبات تضيق هذه النسبة إلى 0.3 في المائة.
التعويض المسبق: التغذية الناشطة والمعايرة
وقد لا تكفي التغذية المرتدة السلبية وحدها، إذ أن طلب تطبيقات مثل أجهزة التصاميم، أو محركات جمع البيانات، أو أجهزة نقل الترددات المحتوية على الترددات، ثم ينتقل المصممون إلى أساليب التعويض النشطة.
المضخات المركبة
ويمكن أن يؤدي ربط مركبين في تشكيلة مركبتين )مثلا، واحد كمضخم رئيسي وواحد كحلقة سائل( إلى الحد من التعويض والانتفاع من جراء تسامح العناصر، ويصحح المضخم المساعد أخطاء التردد المنخفض، ويخفف من متطلبات التسامح على شبكة التغذية المرتدة الرئيسية للمضخم، وهذه التقنية شائعة في نظم البلدان النامية العالية جدا.
معايرة آلية (تحقيق الاستقرار في كوت ديفوار والشوب)
وتشمل عمليات الدقة الحديثة الكثيرة دوائر داخلية للسيارات الآلية تقوم بصفة دورية بقياس وإبطال الأخطاء وكسبها، وهذه المراكز الدولية )مثل LTC2057، ADA4522-2( بتقليل أثر كل من التسامح الأولي والانجراف، مما يجعل شبكة التغذية المرتدة الخارجية مصدر الخطأ السائد، وحتى مع المقاومة الخارجية البالغة ١ في المائة، يمكن أن تقترب دقة النظام عموما من عنصر التصحيح الرقمي بعد معايرة التقلبات -
التغذية الرقمية وإصلاح البرمجيات
وفي النظم المختلطة للإشارة إلى أن شركة ADC يمكنها أن ترقمن الناتج المضخم، ويمكن أن يحسب المتحكم في الميكرومونات المربح الفعلي وأن يعدل عنصراً متفاعلاً متحكماً في التكنولوجيا الرقمية (مثلاً، مقاوماً من جانب لجنة المساعدة الإنمائية أو مضاعفاً من حيث التماثل) ويمكن لهذا النهج، الذي كثيراً ما يسمى " التعويض الرقمي " ، أن يحقق دقة الكمائن غير القابلة للاستعمالية، مع توافر قدر كبير من حيث التكلفة المضافة.
الشلالات المشتركة وكيفية تجنبها
وحتى مع التعليقات المصممة جيدا، يمكن لبعض الأخطاء أن تقوض التعويض عن التسامح.
إغفال العيون المظليين
ويمكن أن يؤدي الاسترخاء على العقد اللافقري إلى الحد من هامش المرحلة، لا سيما عند تحقيق مكاسب كبيرة، واستخدام طائرة أرضية، وإبقاء آثار التعليقات قصيرة، ووضع مقاوم التغذية المرتدة بالقرب من دبوس اللافقار، وإذا تعذر القضاء على الكبسولة الطفيلية، إضافة مكثف صغير (قليل من الفول السوداني) على نطاق مقاوم التغذية المرتدة للتعويض.
:: تجاوز نطاق التسامح بين العناصر
:: تحديد 0.01 في المائة من المقاومين عندما يكون 0.1 في المائة من المصاريف والزمن الكافي، وإجراء تحليل للحساسية لتحديد مدى التسامح المطلوب لكل عنصر، وغالبا ما تكون مقاومات التعقيب هي الوحيدة الحاسمة؛ ويمكن أن يكون للمكثفات الالتفافية والمكثفات المدمجة للمدخلات من التسامح الأوسع نطاقا.
Drift
ويُحدد عادة التسامح مع المسببين عند درجة حرارة 25 درجة مئوية، ويمكن أن يؤدي معامل الحرارة إلى انجراف إضافي، مثلاً، مقاوم 10 كيلو مترات مع 100 جزء من المليون/س من الجيم و1 في المائة من التسامح الأولي قد ينجرف بمستوى آخر قدره 0.3 في المائة على درجة حرارة 30 درجة مئوية، ويستخدم المقاومون الذين تقل حرارة حرارة حرارة حرارة حرارة حرارة حرارة (مثلاً، 25 جزء من المليون من المليون من المليون من وزن الجسم/جيم أو أكثر) في شبكة التغذية الارت من ثلاثية، ويكفلون ثلاثيترات من الارتهم من الارتهم.
الاستنتاج: التغذية بوصفها حليفة المصمم ضد التسامح
إن التسامح في العناصر هو واقع لا يمكن تجنبه في التصنيع الالكتروني، ولكن لا يحتاج إلى حل وسط في الأداء المضلل، فالاستعراض السلبي، سواء كان الفول أو الحالي، يوفر وسيلة قوية ومفهومة تماماً لتوعية دوائر من حيث التباينات في الأجهزة النشطة والعناصر السلبية، ويضع بدقة شبكة الاسترجاع، بما في ذلك عناصر قياسية صارمة، ويكملها مع المعايير الهندسية الفعالة التي تحتاج إليها.