התפקיד של פידבק השגת גבוה בצמיחה עם נמוך כוח

חוק Balancing בעיצוב המעגל המודרני

הביקוש של מערכות אלקטרוניות המספקות ביצועים גבוהים תוך צריכת חשמל מינימלי מעולם לא היה גדול יותר.ממוניטורים לבריאות לבישת חיישנים אלקטרוניים בלתי-נרכטיביים וממריצים אודיו מתפרסמים, מעצבים מתמודדים עם אתגר קבוע: כיצד להשיג רווח מתח משמעותי מבלי לרוקן את הסוללה או לייצר חום מופרז, הופך את אחד הכלים החזקים והמגווןיים ביותר בארסנל של המעצבים, המציע מסלול ליישב את דרישות אלה על ידי השגת משוב גבוה, על ידי שיפור משמעותי של תכונות כוח רצון יעיל יותר, תוך כדי שינוי יעיל של יעילות גבוהה של יעילות, תוך כדי שיפור יעיל של יעילות גבוהה של תכונות עיצוב, תוך כדי שיפור יעיל של יעילות גבוהה של יעילות של תכונות כוח, תוך כדי שינוי יעיל של יעילות גבוהה של יעילות גבוהה של יעילות גבוהה של יעילות גבוהה של יעילות של כוח, תוך כדי שיפור יעיל של יעילות גבוהה של יעילות גבוהה של תכונות כוח אדם של יעילות גבוהה של כוח אדם של כוח אדם של יעילות גבוהה של יעילות גבוהה של תפקוד יעיל של כוח חוזר של כוח חוזר של תכונות שיפור יעיל יותר של כוח אדם של כוח אדם של כוח אדם של תכונות שיפור יעיל יותר ויותר של כוח אדם של תכונות שיפור יעיל יותר ויותר, תוך כדי שיפור יעיל יותר ויותר של יעילות גבוהה יותר של יעילות גבוהה יותר של יעילות גבוהה של כוח חוזר של כוח אדם של כוח רב-ידי שיפור יעיל

יסודות של Feedback ב- Electronic Circuits

בליבתו, משוב הוא תהליך שבו חלק מהתתתת הפלט של מעגל הוא מדגום וחזר לקלט.זה אות אחורי משולב עם הקלט החיצוני, או להוסיף לו (שוב חיובי) או תת-מסוג ממנו (שוב שלילי) ההתנהגות של מערכת ה-Auto-loop כולה שונה באופן בסיסי מזו של מגבר פתוח בלבד.

שלילי מול משוב חיובי

משוב שלילי הוא הטכניקה הדומיננטית בשימוש בהגברת ליניארית ועיבוד אותות.על ידי ניתוק חלק מהפלט מההפצה, המעגל באופן אוטומטי לתקן סטייה, המוביל לעיוותים מופחתים, רוחב פס רחב יותר, וציות לסובלנות רכיב. משוב חיובי, בניגוד, מחזק את האות הקלט והוא בדרך כלל מועסק במפרקים, ממזגים, ומחזורים מחדש.

המונחים: Feedback Loop Concept

לולאה משוב מורכבת משלושה חלקים חיוניים: שלב הרווח הקדמי (בדרך כלל amplifier תפעולי או שלב transistor דיסקרטי), רשת משוב (בדרך כלל דיבידנד התנגדות), ואת צומת המסיכום שבו אות משוב משולב עם הרכיבים הסגורים של לולאה הוא ביטוי כמעט מושלם כמו A OL / (1 + Beta * A OL), שבו A OL הוא פתוח ורווחההוא כמעט מושלם.

כיצד ניתן להשיג חסכון גבוה

אחד ההיבטים המנוגדים ביותר של משוב הוא שהוא יכול למעשה להגדיל את הרווח הנתב של מעגל מעבר למה שהמכשירים הפעילים לבד יכולים לספק.בעוד רווח גלוי-פרע של שלב טרנזיר עשוי להיות מוגבל לכמה מאות, משוב מאפשר למעצבים להשיג הישגים יציבים של אלפי או יותר באמצעות רב-שלבים להתנצלות.

שיפור באמצעות Feedback

במערכת משוב מעוצב היטב, רווח הסגור נקבע כמעט לחלוטין על ידי רשת משוב.לדוגמה, מגבר ללא מרשם עם יחס התנגדות משוב של 100 מספק רווח סגור של 101, ללא קשר אם רווח פתוח של הדגימה הוא 10,000 או 100,000. זה desensitization פירושו כי המעצב יכול להשתמש גבוה, נמוך-עוצמה פנימית בדיוק כאשר מקבל את ה-microloops הנוכחי מספיק פתוח הוא רק כדי להשיג את ה-Dloops-Dpotation הנוכחי.

יכולת ואכזבה

הניתוק במגברות נובע מחוסר לינאריות במכשירים הפעילים. Feedback מקטין עיוות הרמוני על ידי גורם שווה לרווח הלולאה.לדוגמה, אם עיוות הרמוני הכולל של Open-loop הוא 1 אחוזים ורווח הלולאה הוא 100, ה-Foluts-loop טיפות to 0.01%.שיפור דרמטי זה מאפשר למעצבים לפעול באזורים נמוכים יותר, לא ליניאריים יותר (כמו ליד) ולהפחית את העיוות פתוח יותר.

הרחבה בBandwidth

Feedback גם מרחיב את רוחב הפס של מגבר.המוצר בעל פס גבוה הוא בערך קבוע עבור מגבר רבים להתנצלות.אם משוב מקטין את הרווח על ידי גורם של 10, רוחב הפס עולה על ידי גורם של 10. הנכס הזה מאפשר כוח נמוך, שלבים בינוניים-מחוסנים להיות הופך לרווח רחב.

לצליל עמוק יותר לתוך פערי סחר ברווח, מתייחס למאמר זה (FLT:0technical מאמר מ- Analog מכשירים על משוב שלילי ב- Op-ampsuaFLT:1).

השגת צריכת חשמל נמוכה עם Feedback

צריכת חשמל במגבר נשלטת על ידי זרם ההטיה זורם דרך שלב הפלט ואת הזרם המכריע של המכשירים הפעילים. מנגנוני Feedback יכולים להפחית באופן משמעותי את שניהם, המאפשר רווח גבוה ללא עלייה משמעותית של כוח.

אופטימיזציה נוכחית

במגרש בכיתה-A, זרם ההטיה חייב להיות מוגדר גבוה מספיק כדי להתאים את נדנדה האות הצפויה תוך שמירה על מכשיר הפלט באזור ליניארי שלה.ללא משוב, המעצב חייב להגדיר את ההטיה שמרנית כדי להסביר עבור וריאציות רכיב וסחף טמפרטורה. Feedback מרגיע את הדרישה הזו על ידי התאמת נקודת ההפעלה ברציפות כדי לפצות על שינויים.זה מאפשר את ההטיה להיות קרוב יותר למינימום, להפחית את צריכת החשמל כגון צורות ליניאריות או עיוות הנוכחי של זרם איטי יותר של זרם, אשר דורשות, אשר דורשות, ללא הרף של זרם זמניות, או עיוותים, ללא הרף של צורות נוספות של זרם זמניות, אשר דורשות, ללא הרף של זרם זמניות, ללא שינוי זרם קוויטרינרים, ללא הרף, ללא הרף, ללא הפסקה, ללא הפסקה, ללא הפסקה, ללא הפסקה, ללא הפסקה, ללא הפסקה, ללא הפסקה, ללא שינוי זרם קוויטרינרים, ללא הרף, ללא הפסקה, ללא הפסקה, ללא שינוי מוקדם יותר, ללא שינוי מוקדם יותר, ללא שינוי.

Class-AB ו- Feedback Efficiency

שלבי פלט Class-AB, בשימוש נרחב במגברי אודיו ונהגי אוזניות, מציעים יעילות גבוהה יותר מאשר Class-A אבל סובל מעיוות crossover. Feedback משמש כדי לדכא את עיוות זה, ומאפשר שלב הפלט לפעול בזרמים נמוכים יותר.הלולאה המשוב מתקן את הלא ליניאריות בשלב אפס-קרוס, המאפשר למגבר לספק רווח גבוה עם צמצום משמעותי של כוח זה הוא צורב מחדש.

תזמון מותאמות עם Feedback

מעגלים משולבים מודרניים מעסיקים תוכניות הטיה הסתגלותית שבו זרם הטיה מותאם באופן דינמי על בסיס רמת האות. לולאה משוב לפקח על אות הפלט ומגדיל את ההטיה רק כאשר תנודות אות גדולות נוכחים. ברמות אות נמוך, הטיה מופחתת למינימום, כוח ראוי לציון.טכניקות אלה, הידועות כ- Class-G או Class-H הפעלה, מסתמכות לחלוטין על משוב כדי להסדיר את ההיצע או המתח הנוכחי בזמן ההטיה.

המונחים: Feedback Circuits

תכנון מעגלי משוב עבור רווח גבוה וכוח נמוך דורש תשומת לב זהירה לבחירה רכיב, בחירה טופולוגיה, ויציבות פיצוי. overlook גורמים אלה יכולים להוביל oscillation, תגובה חולנית גרועה, או צריכת חשמל מופרזת ברשת משוב עצמו.

בחירת טופולוגיה נכונה

יש ארבעה משוב בסיסי להתנצלות: מתח, מתח-מצואנט, הנוכחי-shunt, ואת הנוכחי-shunt. כל אחד יש אפקטים נפרדים על אימפולס קלט ופלט, אשר בתורו להשפיע על צריכת חשמל.עבור יישומים למתח, משוב מתח הוא הנפוץ ביותר כי הוא מספק תנופה גבוהה ופלט נמוך מפלט, מציעה משוב נמוך יותר, אשר יכול להיות מצמצם את דרישות הכוח הנוכחי, אבל יש צורך להפחית את המקור העליון של כוח-ה.

בחירה וסובלנות

רשת משוב עצמה צורכת כוח, במיוחד אם ערכי התנגדות נמוכים משמשים כדי להפחית רעש.בעיצובים בעלי כוח נמוך, התנגדות משוב צריך להיבחר גבוה מספיק כדי למזער את הזרם סטטי דרך המחלק, אבל לא כל כך גבוה כי רעש או קצבה צנחנים קצבה קצבה קצבה ביצועים.עדיף התאמה של מתנגדים הוא חיוני בעת קביעת יחסים מועסק, כמו חוסר התאמה ישירות דיוק של רווח, עבור עיצובים נמוכים, או מודלים של מנטל-סרטים.

התייחסות שימושית לבחירת רכיב ברשתות משוב זמינה מ-FLT:0.Texas Instruments' Note על קבלת משוב על בחירה עבור בקרת כוח נמוך הדגמהFLT:1.

ניתוח אחריות והערכה

לולאות משוב יכולות להתבודד אם השלב נע סביב הלולאה מתקרב 180 מעלות בתדרים שבהם הרווח גדול יותר מאחדות. טכניקות פיצוי אחריות, כגון פיצויי שליטה או פיצוי מילר, להפחית באופן מכוון את רווח הפותח בתדרים גבוהים כדי להבטיח מרווח זמן מספיק.רשת הפיצויים לעתים קרובות צורכת כוח נוסף, אבל עיצוב זהיר יכול למזער את זה על פני נמוך כוח, עיצובים נמוכים, capacitor חייב להיות ערכים קטנים כדי למנוע פיצויי כדי להיות מותאם אישית, כדי למנוע תנאים ספציפיים, וכדי למנוע את הנאות, כדי להיות מותאם אישית, וכדי למנוע את הנאות, וכדי למנוע את הנאות, כדי להיות מותאם אישית, כדי להיות מותאם אישית, כדי למנוע את היתרונות יש לשמור על מנת למנוע את הנאות גבוהה, כדי להיות מותאם אישית, כדי להיות מותאמים, כדי להיות מותאמים, כדי למנוע את היתרונות הנוכחי, כדי למנוע את היתרונות גדולים כדי להיות מותאמים, אך עיצוב זהיר צריך להיות מותאמים, כדי למנוע את היתרונות הנוכחי, כדי למנוע את היתרונות הנוכחי, כדי להיות מותאמים יותר, כדי להיות מותאמים יותר, כדי להיות מותאמים, כדי להיות מותאמים יותר, אך עיצוב זהיר צריך להיות מותאמים, אך לעתים קרובות מותאמים, כדי להיות מותאמים יותר, כדי להיות מותאמים, כדי להיות מותאמים יותר, כדי

טכניקות מזון מתקדמות ל-Get and Efficiency

מעבר להתנצלות הבסיסית, פותחו כמה טכניקות משוב מתקדמות כדי לדחוף את גבולות הרווח ויעילות הכוח.

סדרת וולטאז' (Voltage Series Feedback) ב-פרטים

משוב של וולטאז הוא העבודה של עיצוב מוגבר של מגבר גבוה.בתצורה זו, רשת משוב מחובר מן הפלט לרישום, ואת אות קלט מוחל על קלט לא מונע קלט.הרווח הסגור הוא (1 + R f / R g), המציע דיוק מעולה. כי את משוב זרם מן הפלט הזה, מבטיח כי זה לא תוספת 1=A=1 אספקת 1=A=R R g), מציע גם כן, 000 זה הוא אחד גדול.

תוספי מזון נוכחיים Amplifiers

מגברי משוב נוכחיים (CFAs) משתמשים בארכיטקטורה שונה שבה אות משוב הוא זרם ולא מתח.זה מספק יתרון משמעותי בקצב סלואו ובפס רוחב פס, שכן הצומת הפנימי אינו צריך לטעון קיבולים גדולים. CFAs יכול לספק רווח גבוה עם זרם נמוך יותר מאשר משככי מתח קונבנציונליים בתדרים גבוהים מאוד.

מזון פעיל והזנת קדימה

בכמה עיצובים גבוהים, רשתות משוב פסיביות מוחלפות עם אלמנטים פעילים, כגון מגברים נוספים או שלבים טרנספורמטיביים. משוב פעיל יכול לספק רווח לולאה גבוה מאוד ללא הרעש התרמי של מתנגדים גדולים, המאפשר אפילו צריכת חשמל נמוכה יותר. Feedforward פיצוי, שבו חלק קטן של הקלט נשלח ישירות אל נתיב הפלט, יכול לשפר את היציבות ללא רווח מקודש של טכניקות מתקדמות אלה הם נפוצים במניפסט והתאמה בו זמנית של כלי עזר.

עבור סקירה מקיפה של עיצוב מגבר משוב נוכחי, המאמר (0EDN) על משוב הנוכחי מגברי משוב 1 מציע הדרכה מעשית.

יישומים מעשיים באלקטרוניקה המודרנית

עקרונות משוב על רווח גבוה וכוח נמוך מתבטא בטווח רחב של מוצרים בעולם האמיתי.

עקבו אחרי Audio Amplifiers

אוזניות אוזניות בסמארטפונים ו- DACs ניידים חייבים לספק רווח גבוה כדי להניע אוזניות בעלות נמוכה, תוך כדי ציור פחות מכמה מ"ממפs מהסוללה. Feedback משמש כדי להגדיר את הרווח בדיוק, להפחית עיוות עד מתחת 0.001 אחוזים, ולשמור על תגובה בתדר שטוחה. Class-AB אוזניות עם משוב שלילי להשיג איזון זה על ידי הפעלת הפלט מינימלית בוטה מסוימת לשימוש לאולאות מרובות עבור עיצובים אחרים.

חיישנים Interfaces

בחיישנים של IoT, כגון thermocouple amplifiers או photodiode Transimpedance amplifiers, האות מן החיישן הוא לעתים קרובות קטן מאוד (מיקרו וולט למחנים) ודורש רווח גבוה לפני המרה אנלוגית אל-דיגיטלית. Feedback מגברות ראשוני משמש כדי להגביר את האות לרמה ניתנת למדידה תוך דחיית רעש וצריכת חשמל מינימלי רבים של מעגלים אלה הוא פועל רק מ-1.8 מעלות צלזיוס.

Bioרפויה

אלקטרוקרדיגרמה (ECG) ואלקטרונספאולוגרם (EEG) מגבר דורש רווח גבוה מאוד (לעיתים קרובות 60-100 dB) ורעש נמוך מאוד, בעוד פועל מכוח סוללה לבטיחות המטופל. Feedback הוא חיוני כדי להגדיר את הרווח, סינון DC מפוטנציאלי אלקטרודה, ושמירה על דחייה נפוצה גבוהה של כולסטרול לשימוש מגברי קצה כדי להפחית את הלחץ הנוכחי של ה-האפקטים ללא צורך יעיל מאוד של ה-המתחולהמתחולה.

מגמות מתפתחות בעיצוב של Feedback-Enhanced Low-Power Design

ככל שסולמות הטכנולוגיה והיישומים מתפתחים, אסטרטגיות משוב חדשות ממשיכות להופיע.

החלפה ו-Digital Feedback

לולאות משוב דיגיטליות, המיושמות עם מיקרו-בקרים בעלי כוח נמוך או מעבדי אותות דיגיטליים ייעודיים, יכולות להתאים באופן דינמי את רשת משוב בזמן אמת.לדוגמה, מדממים דיגיטליים במסלול משוב מאפשר את הרווח להשתנות בהתבסס על רמת האות או בתנאים נוחים, אופטימיזציה של צריכת חשמל באופן דינמי.

נמוך-Voltage Low-Power Design

עם מתחי אספקה יורד מתחת 1 V בתהליכים מתקדמים CMOS, שמירה על רווח גבוה הופכת מאתגרת כי חדר הראש זמין מגביל את מספר השלבים המגבר שניתן לערעור.טכניקות Feedback מותאמים לפעול ב- sub-1 V אספקה. Bulk-oriented amplifiers, transistors צף-gate, ו- subthreshold המבצע כל להסתמך על משוב כדי לינארי את התגובה ולהשיג רווח שימושי בין כוח זה הוא בעיקר עבור טיפול הדוק.

לקריאה נוספת על עיצוב משוב נמוך מגבר, ראה את זה (FLT:0 ScienceDirect Review of low-voltage amplifier טכניקות FigFLT:1).

מסקנה

Feedback הוא הרבה יותר ממנגנון תיקון פשוט במעגלים אלקטרוניים.זהו עיקרון עיצוב בסיסי המאפשר למהנדסים לפרוץ את המגבלות הטבועות של מכשירים פעילים, השגת רווח גבוה בצמיחה נמוכה להפליא צריכת חשמל נמוכה מאוד. על ידי בחירה קפדנית של הטופולוגיה, ערכים רכיב, ואסטרטגיה פיצוי, מעצבים יכולים ליצור מגברות מדויקים, יציבים ויעילים של היישומים ממערכות חשמל יומיומיות, כמו גם לחץ אלקטרוני חזק, כמו גם על ידי כוח יעיל יותר, כמו גם על ידי מערכות חשמל תעשייתיות, לחץ על ידי מערכת יעילה יותר, לחץ על ידי מערכת יעילה יותר, לחץ על ידי מערכת חשמל תעשייתית, לחץ על פני חשמל תעשייתית גבוהה יותר, כמו גם על ידי מערכת יעילה יותר, כמו גם על ידי מערכת יעילה יותר, לחץ על ידי הפעלת חשמל מגנטית גבוהה יותר, שמירה על ידי מערכת יעילה יותר, שמירה על ידי מערכת יעילה יותר, שמירה על ידי כוח, 000 יעיל יותר, שמירה על ידי מערכת חשמל יעיל יותר, שמירה על ידי מערכת יעילה יותר, לחץ חשמל יעיל יותר, לחץ על ידי מערכת יעילה יותר, 000 יעיל יותר, 000 יעיל יותר, 000 יעיל יותר, 000, לחץ על ידי מערכת יעילה יותר, שמירה על ידי מערכת יעילה יותר, 000, 000, 000, 000, 000 כוח, שמירה על ידי הפעלת חשמל יעיל יותר