Giriş: Neden Donmuşaklar Amplifier Design'te Madde

Her gerçek dünya elektronik bileşeni bir tolerans derecelendirme ile gelir - bu tür değişiklikler nominal değerden alır. 10 kULLm toleransı ile karşı karşıya kalır, gerçek direniş, yükseltici devreler ile yükseltilebilir.Bu, geri bildirimde bulunulabilir ve temel geri bildirimlere bağlı olarak, genel bir geri bildirimde bulunan ve hatta istikrarsızlığa bağlı olarak, doğrulayıcı önlemlere bağlı olarak, aynı tasarımdan elde edilen yükseltilebilir.

Mitigating Tolerances'teki Olumsuz Geri Bildirimin Rolü

Olumsuz geri bildirimler, çıktı sinyalinin bir kısmını örnekleyerek çalışır ve girişten çıkarır. Sonuç olarak, kapalı-loop kazanılması gibi yükselticileri yükseltmektedir. Mathematically, for anifier with open-loop[D)

[FONT:0]A) () = A / (1 + ALR)

).

ALR büyük olduğunda (örneğin, döngü kazançları yüksek), kapalı-loop sıcaklık ile değişebilir, gerilim ve çok fazla üretim sağlar.

Açık-Loop'ta Nasıl Tokyot Hataları Nasıl Durdurulur? KapalıLoop Sistemleri

Basit bir non-inverting yükselticisi bir af-amp ile inşa edilmiş olarak, açık bir diskteki (Dönetici) ve R) .[değiştir | kaynağı değiştir]

Geri bildirim türleri ve onların yatakları

Her iki gerilim ve mevcut geri bildirim mimarisi de olsa da, hoşgörü tazminat ilkeleri her ikisine de uygulanır. Seçim gerekli bant genişliğine, gürültüye ve çıkışlara bağlıdır.

Geri bildirim

Gerginlik rekreasyon yükselteçleri (VFA), hassas dirençler ile geri dönüş için bir gerilim orantılı olarak beslenirler.Süresel tolerans açısından doğru ve düşük frekanslı uygulamalardır, çünkü düşük dengeleme ve sürüklenmeler nedeniyle. geri bildirim ağı genellikle hassas dirençlerle son derece doğru yapılır. VFAs, birincil tolerans endişenin elde edilmesi ve lineerliği kazanır.

Mevcut Geri Bildirim

Mevcut geri besleme yükselteçleri (CFAs) geri bildirimleri, her iki kazanç ve bant genişliğine daha az duyarlı olsa da, geri bildirimdeki geri dönüşüm artışlarının doğrudan Rf) olarak değiştirilmesi gerekir.

[FONT:0]Key Insight: ) Geri bildirim türüne bakılmaksızın, kapalı havuzun elde edilmesi gereken hataların doğruluğunun öncelikle geri bildirim ağının doğruluğu ile belirlenir.% 0.1 tolerans ve düşük sıcaklık katla (örneğin, ±25 ppm/°C)

Özel Hoşgörülen Parametrelerin Yasaklanması

Kompozisyonlar sadece kazançtan daha fazla etkiler. Band genişliği, faz marjı, bozulma ve çıkış tüm bileşenleri bileşen değerlerine bağlı olarak hızlanır. Geri bildirim bu parametreleri stabilize eder, ancak tasarımcının hangisinin en kritik olduğunu anlaması gerekir.

Doğruluk

Yukarıda açıklandığı gibi, negatif geri bildirimler açık-loop varyasyonları için duyarlılığı azaltır. Daha da doğruyu geliştirmek için:

  • Metalfilmi sıkı toleransla karşı dirençli kullanın (% 0.1 veya 0.0% 0.0).
  • Tek bir substrat kullanarak karşıt oranlara karşı (örneğin, ince film direnişçi ağları).
  • Bir yığın geri bildirim bölmesini bir bacak içinde bir paketten sonra kazanabilmek için bir kırar.
  • Yüksek hacimli üretimde, dijital güçlü ölçümler veya programlanabilir yükselteçler (PGAs) birim başına kalibre edilebilir.

Band Wide ve Faz Margin

Capacitor toleransları (örneğin, tipik seramik kapasitörler için ±20%) bir yükselticinin baskın kutupunu değiştirebilir, bant genişliğini ve istikrarı değiştirmek için seçilir.Reefsiyonlar, ancak döngüler geri dönüşüm ağının bağımlılığını kullanabilir. Örneğin, geri bildirim ağının geri kalanı daha geniş toleranslar barındırabilir çünkü geri bildirim süresine göre sabit bir geri bildirim ayarlanabilir.

Distortion and Linearity

Aktif cihazlarda doğrusal olmayanlar harmonik bozulmaya neden olur. Yüksek döngü, (1 + ALR) Bir faktör tarafından bozulmayı azaltır. Çünkü döngü kazanç elde ettiği için açık-loop kazanı (bu, ±20% sıcaklık ile değişebilir), gerçek bozulma iyileştirmeler önemli ölçüde değişebilir; böylece yükselticinin lineerliği geri bildirim olmaksızın birimlerin arasında çok daha tutarlı kalır.

Hoşgörü için Pratik Tasarım Stratejileri

Sistemli bir yaklaşım benimsemek, yeni sorunları tanıtmak olmadan bileşen toleranslarını etkili bir şekilde telafi etmesini sağlar.

Adım 1: Eleştirel Parametreleri Tanımlayın

Elde edilen varyasyonu elde etmek, bant genişliği, dengeleme ve tedarik aralığı üzerinde çarpık.Her parametre için hangi bileşenlerin en çok varyasyona katkıda bulunduğunu tespit edin. Hassasiyet analizi kullanın: ⁇ (parametre) / ⁇ (component value) ve sıralama bileşenleri etkilenerek.

2. Adım: Feedback Topology

Bir dirençle geri besleme topolojiyi kalıcı bir bölme ile daha iyi hale getirmek için, AD8551, OPA2188), 250 {{'den fazla bir miktar elde etmek için, sabit bir bantlama tasarımı ile kabul edilebilir.Bir CFA'daki geri bildirimin değeri, bir CFA'da geri bildirimde bulunan geri bildirimde bulunan değerlerin değeri, veri tablosuna göre seçilir; tipik önerilen değerler 250 {{'den 1 khong'a kadar değişir.

3. Adım: Appropriate Hoşgörüleri ile Geri Bildirim Ağı Bileşenlerini seçin

Geri bildirim itirazları ve kapasitörler gerekli kapalı-kompensasyon ağlarında kullanılan ısıtılmalıdır.% ±0.2 veya ±1 toleransı ile karşıtlığı kullanın; x7R veya Y5V Seramikleri aşağıdaki kapasitanslar kritik değildir.Eğer tasarım geri bildirim ağlarında kullanılan bir kapasitör (toplama veya görüntüleyici) kullanırsa doğrudan sabit veya sabit bir şekilde sabitlenir.

Adım 4: Üretim için Uygunluk

Yüksek çözünürlükte, üretim hatlarının küçük bir sıra dışı kazanç hatasına neden olabilir.Bir trimpot (örneğin, son test sırasında 50 kULL multi-turn güçlü) ayarlandığında, geri bildirimde bulunan ve her bir birimin tam olarak elde edilmesine izin verir. yüksek hacimli bir üretim için, dijital olarak programlanabilir bir direnç kazanır.

Adım 5: Simulate En Kötü-Case Hoşgörüleri

Monte Carlo simülasyonları beklenen bileşen toleransları ile kapalı-loop performansının spesifikasyonlarda kaldığını doğrulamak için. Dirençlilere karşı istatistiksel modeller (normal veya üniformalar) Özel dikkat, döngü kazanç büyüklüğü ve faz marjına - eğer marj 45°'in altında azalırsa, devre belirli bir bileşene karşı kararsız olabilir.Rezisyona karşı küçük bir kapasitör (veya girişle paralel olarak) biraz azaltılabilir geçiş marjını artırabilir.

Çalışmalı Örnek: Amplifier

10 V / V. Hedef kazanımı ile bir yükseltici yükseltici olarak kabul edilir. R) = 1 kULL ve R)[D[D)[% 9 x x x x x,9-d) Bu, R ile 10 LOW arasında genel olarak ayarlanabilir.

[FONT:0)Not:[Dönder:[Döncükler) Bir kırarken, sabit direnişten kaçınmak için sabit bir dirençle ısıtılmasının sabit bir dirençle sabit bir dirençle karşı karşıya kaldığına dikkat edin.

Simülasyon Sonuçları

Monte Carlo analizi 1000 koşu ile, ±1% direniciler (Gaussian dağıtım) ve bunu ±20% ±0.3 oranında daha sıkılaştırma ile bir af-amp modeli kullanarak, kapalı-loop kazançlarının tam aralığının% 2'sinde kaldığını gösteriyor - açık-loop varyasyonu üzerinde önemli bir gelişme.

Gelişmiş Açıklama: Aktif Geribildirim ve Kalibrasyon

Alet yükselticileri gibi talep edilen uygulamalar için, veri satın alma ön uçları veya RF transceivers, pasif geri bildirimler tek başına yeterli olmayabilir. Tasarımcılar sonra aktif tazminat yöntemlerine dönüşebilir.

Ampifikatörler

Bir kompozit konfigürasyonda iki af-amps'i birbirine bağlamak (örneğin, bir ana yükseltici ve bir servo döngü olarak) dengelemeyi ve bileşen toleransları nedeniyle sürüklenme ve kazanılabilir. yardımcı yükseltici yükselteçler düşük frekanslı hataları, ana yükselticinin geri bildirim ağı üzerindeki tolerans gerekliliklerini rahatlatır.Bu teknik çok yüksek çözünürlükte DC sistemlerde yaygındır.

Otomatik Kalibrasyon (Auto-Zero ve Chopper Stabilization)

Birçok modern hassasiyet op-amps, periyodik olarak ölçülebilen ve hataları elde eden iç oto-zero devreleri içerir. Bu ICs (e.g., LTC2057, ADA4522-2) her iki başlangıç toleransının etkisini azaltır ve sürükler, dış geri bildirim ağının baskın hata kaynağını yapar. Genel sistem doğruluğu, ±1 dışsal direnicilere bile, ±0.05% makulasyondan sonra - tüm bileşen toleranslarını dijital düzeltme yoluyla etkili bir şekilde hesaplamak.

Dijital Geri bildirim ve Yazılım Düzeltme

Karmasignal sistemlerde, bir ADC yükseltici çıktıyı sayısal olarak sayısallaştırabilir ve mikrokontroller gerçek kazancı hesaplayabilir ve dijital olarak kontrol edilen geri bildirim bileşeni (örneğin, DAC- kontrollü bir direnç veya analog multiplier) için kullanılabilir.Bu yaklaşım, sık sık sık sık “dijital tazminat” olarak adlandırılır ve pahalı bileşenleri geniş toleranslarla kullanarak elde edebilir.

Ortak Pitfalls ve Them'dan Nasıl Kaçırmak

İyi tasarlanmış geri bildirimlerle bile, bazı hatalar tolerans tazminatını zayıflatabilir.

Parasitics Ignoring Layout Parasitics

İnverme node'nin kapasitesi faz marjını azaltabilir, özellikle yüksek kazanımlarda. Bir zemin uçağı kullanın, geri bildirim izlerini kısa tutar ve geri bildirim geri yükleme pimine yakın olan geri bildirimde bulunun.Eğer parasitic kapasitance ortadan kaldırılamazsa, geri bildirimde küçük bir kapasitör ekleyin.

Aşırı dereceden bir şekilde,

Yüzde 0.1 oranında direnç gösterenler maliyet ve zaman artış gösterir. Her bir bileşen için gerekli toleransı belirlemek için bir duyarlılık analizi yapar. Çoğu zaman, geri bildirimler dirençliler tek kritik olanlardır; kapasitörler ve giriş konserleri atlayabilirler.

Neglecting Sıcaklık Drift

Direnç genellikle 25°C'de belirtilmiştir. Sıcaklık katsayısı (TC) daha fazla sürüklenme neden olabilir. Örneğin, ±100 ppm/°C TC ve ±1% başlangıç toleransı 30°C ısı sallandırıcısı ile karşı karşıya kalabilir.

Sonuç: Tasarımcının Hoşgörülere Karşı Bütün Olan Geri Bildirim

Kompozisyonlar elektronik üretimde kaçınılmaz bir gerçekliktir, ancak yükseltici performansı teşvik etmeye ihtiyaç duyarlar. Olumsuz geri bildirim, gerilim veya mevcut olsun, birçok üreticiye karşı sıkı özellikleri karşılayan sağlam ve iyi niyetli bir devre sunar: geri bildirim ağının belirlenmesi - en hassas parametrelerin seçilmesi, uygun bir topolojinin seçilmesi, en kötü düzeltme varyasyonlarının seçilmesi ve gerekli olan hataların tamamlanması, ancak bu teknik geri bildirim uygulamaları karşılamak için sağlam bir temelin yaratılması anlamına gelir.

Ayrıca okuma ve referanslar

  • [FONT=0)Analog Cihazları: Amplifier Devrelerinde Geri Bildirim).
  • [0]Texas Instruments: Feedback Amplifier Analysis (Uygulama Raporu)).
  • [FONT:0)Electronic Design: Amplifier Devrelerinde Komplike Etkisinin Anlaştırılması ve Relaştırılması).
  • [FONT:0)N: Rezminasyona karşı hassaslığı azaltmak için Olumsuz Geribildirme Kullanımı[Döneticileri 1 )