Geri bildirim yükselticileri modern ses sinyali işleme sistemlerinde temel bina bloklarıdır. tam olarak kontrol etme yeteneği, stabil devre performansı ve dramatik olarak azaltılması, profesyonel Mix konsollarından tüketici sınıfı kulaklıklara kadar her şeyi vazgeçilmez hale getirir.Indüktörleri, giriş sinyalinin bir kısmıyla, geri bildirim yükselteçleri, açık-loop tasarımları ile ulaşılamayan karşılıklı devrelerin davranışlarını şekillendirir.Bu makale teoriyi araştırıyor, topolojileri, faydaları, pratik uygulamaları ve görsel sistemlerde geri döndürür.
Geri bildirimsel ampliflerin Temelleri
Bir geri bildirim yükselticisi temel bir yükselteçten oluşur (açık-loop kazanı ile) A).A) ve çıktı geriliminin veya mevcutların bir kısmını girişe döndürür. temel blok diyagramı geri bildirim faktörü ile karakterize edilir (daha az).
[FONT:0][DÜDÜT:2][DÜDÜDÜ: 3) = A / (1 + ABRA)
Toplam (1 + ALR) döngü kazanç veya geri dönüş farkı olarak bilinir. ALR büyük olduğunda ( 1'den fazla), kapalı-loop yaklaşık 1 / sönüne basitleştirir ve büyük ölçüde açık-loop kazanç varyasyonlarının bağımsız hale getirir.
Olumsuz geri bildirimler, geri bildirim sinyalinin girişten çıkarılmasında meydana gelir (düşün sırasında). Olumlu geri bildirimler, osilasyona neden olabilir ve genellikle lineer amplification içinde osilatörler veya rejeneratif devrelerde kullanılmadığı sürece kaçınılır.
Geri Bildirim Yapılarının Türleri
Geri bildirim, çıktının nasıl algılandığına bağlı olarak dört temel topolojide uygulanabilir (seçmiş veya mevcut) ve geri bildirim sinyalinin giriş (erişim veya shunt) ile nasıl bir araya getirildiğine bağlı olarak uygulanabilir.
Gerginlik-Serisi Geri Dönüşüm (Seri-Shunt)
Geri bildirim ağı, çıktı gerilimi duyup girişle seride bir gerilime geri beslemektedir. Bu topoloji giriş engellenmeyi ve azaltımı engelleyerek, düşük çıktının istenen olduğu gerilim yükselticileri için ideal hale getirir.
Şimdiki konum geri bildirim (Seri-Seri)
Geri bildirim, mevcut çıktı ve seride bir gerilim döndürür.Bu, girişin imkansızlığını arttırır ve transkondüktör yükselticilerinde (sevcut dönüştürücüler) faydalı olur.
Gerginlik-Shunt Feedback (Shunt-Shunt)
Geri bildirim gerilimi ve giriş ile paralel olarak mevcut bir akış (shunt) beslemektedir. Bu, hem giriş hem de çıkış engelleyicisini azaltır, genellikle mevcut gerilim dönüştürücülerinde kullanılır (transimpedans yükselteçleri) fotodiode yükselteçleri gibi.
Şu anki-Shunt Feedback (Shunt-Seri)
Bu topoloji mevcut çıktı ve girişle paralel olarak mevcut bir şekilde beslemektedir. girdileri azaltır ve mevcut yükselteçler için uygun olarak döndürür.
Ses sistemlerinde, gerilim serisi geri bildirimler hakimdir, çünkü çoğu ses yükselticileri gerilime dayanır. ancak, dört topolojinin hepsi, mikrofon önamps (şu anda geri bildirimler düşük giriş gürültüleri için yararlı olabilir) veya kulaklık yükselteçleri (vardaki algılama faktörü).
Ses Sistemlerinde Anahtar Faydaları
Sesdeki geri bildirim yükselticilerinin yaygın olarak kabul edilmesi, birkaç iyi düşünülmüş avantaj nedeniyledir.Her fayda, doğrusallık ve tahmin edilebilirlik için bir azalma sağlama yeteneğinden kaynaklanmaktadır.
Stabilizasyon
Açık-loop bir amplifikasyonun kazanılması sıcaklık, güç tedarik gerilimi ve bileşen yaşlanmasıyla değişir. Olumsuz geri bildirimler, (1 + ALR) faktörü tarafından bu varyasyonlara karşı duyarlılığı azaltır. Örneğin, bir op-amp'nin açık-loop% 20 oranında değişirse, ancak döngü kazançları 1000, kapalı-loop sadece% 0.02 oranında değişir. Bu tahmin edilebilirlik, zaman ve sıcaklık üzerinde istikrarlı kalmak zorunda kalır.
Distortion Retretion
Aktif cihazlarda (transistörler, op-amps) harmonik ve intermodülasyon bozulmasına neden olur. Olumsuz geri bildirimler bu doğrusal olmayanlıkları aynı faktörle azaltır (1 + ABRA) Bu teknik, ana geri bildirimde bulunulması gereken temel nedenidir, modern sağlam-devlet yükselteçleri yükselticileri, yüksek sadakatli (THD) yüksek sadakatli ses yükselteçleri yüksek oranda düşük THD rakamlarına ulaşmaktır.
Band Wide Extension
Bir yükselteçin üst bant genişliği ürünü kabaca sabittir. Düşük frekanslı açık-loop daha yüksek kapalı-loop kazanı için kazanır, negatif geri bildirimler bant genişliğini genişletir: Kapalı-loop bant genişliği:
BW)CL[[DÜye: 1)[Üye: 2) = BW[DÜye: 2)[*) [DÜye: 3 )
Bu etki, ses yükselteçlerinin, audible aralığının ötesinde iyi bir yanıt sürdürmesine ve sıkıştırılmış eserler azaltmasına olanak sağlar.
Impedance Modification
Üstolojilerde belirtildiği gibi, geri bildirimler giriş ve çıkış engelleyicisini sunabilir. Ses sistemlerinde, düşük çıktı yüksek sesle konuşmacılar (kontrolsüz koneksiyon) şarjını geliştirirken, yüksek giriş engeli, daha az sayıda önceki aşama yüklemeyi garanti eder. Örneğin, standart bir negatif geri bildirim yükselticisi 0.1 ohms altında kesintiye uğrayabilir ve mükemmel konuşmacı kontrolü sağlar.
Gürültü Azaltımı (Seçmeli)
Geri bildirim, giriş aşamasının kendisi tarafından üretilen gürültüyü azaltamazken, ilk aşamanın daha sonraki aşamalardan gelen gürültü katkılarını azaltabilir, ancak daha sonra gelen gürültüyü düzeltmeye yönelik yükseltilebilir, geri bildirim noktasıyla getirilen gürültüyü etkili bir şekilde azaltın.Bu ilke düşük çözünürlükte kullanılır.
Audio Processing'de Pratik Uygulama
Geri bildirim yükselteçleri, bir ses sinyali zincirinin hemen her blokunda yer almaktadır. Aşağıda tasarım detayları ile temel uygulamalar vardır.
Preamplifiers
Mikrofon önbellekleri son derece düşük gürültü, değişken kazanç ve yüksek giriş engellenir. Olumsuz geri bildirimler kesin kazanç değerleri belirlemek için kullanılır (genellikle kontrol edilen kartuşlar için eşitleme veya güçlü bir giriş, ortak nokta gürültüyü reddetmede ayırıcı geri bildirim ağı da geçerlidir; örneğin, kapasitörler dahil olmak üzere geri bildirim yolu içinde, önamp burada düz kazanç veya RIAA eşitleme için uygun hale getirilebilir.
Güçlendiricileri
Çıktı aşamalar minimum bozulma ile büyük akımlar teslim etmelidir. Tamamlayıcı-symmetry güç yükselteçleri genellikle geri bildirim döngülerini kullanır: girişten gelen küresel geri bildirimler, DC servo döngüler (gerileme sırasında) ve çıkış noktası lineer olmayan geri bildirimler lineer ve stabilite geliştirir.Returnions: a global feedback loop from print-end design also DC servo servo servo döngüler (en iyi belgelenen)
Eşitleştiriciler ve Filtreler
Aktif eşitleştiriciler, direnç ağlarından inşa edilmiş geri bildirim ağlarını, frekanslara bağlı kazançları oluşturmak için kullanırlar. Klasik Baxandall tone kontrol devreleri, düşük uçlu, bant-pass, ve yüksek frekanslı sinyalleri aynı anda kullanarak, grafik eşitleştiriciler, çeşitli şekillerde geri bildirim alan kanallarını ve merkezi frekansı, Q'leri ayarlar.
Mix Konsolları ve Summing Amplifiers
Profesyonel analog karıştırıcılarda, toplam yükselteç yükselteçleri, çoklu ses kanallarını stereo otobüslere birleştirir.Inverting summing yükselticiler, af-amp'in negatif girişinin (summing ki) yerdeki potansiyel olarak geri bildirimde bulunurlar.Bu lineer summasyon haçlı geçişten kaçınır ve genel olarak kazanç sağlar ve girişler uygun ağırlık sağlamak için seçilir.
Stability and Compensation
Olumsuz geri bildirimler çok sayıda fayda sağlarken, kritik bir kısıtlama ile gelir: istikrar. Her yükselticinin, faz geçişlerini sağlayan parasitik kapasitanslara ve indüktörlere sahiptir. yüksek frekanslarda, ek aşama gecikme (özellikle açık-loop yükselticinden) negatif geri bildirimleri olumlu geri çevirebilir, çünkü Nyquist stabilite kriterleri, döngünün 180°'den daha az faza sahip olması gerekir (veya olumlu bir faz marjına)
Stabil işlemi garanti etmek için mühendisler, yüksek frekanslarda elde edilen yüksek frekanslı tazminatı azaltan tazminat ağlarını ekler, kasten önceki aşamalardan daha düşük puanlar verir, ancak ses gücü yükselteçlerinde, en yaygın olarak kullanılan yükselteç ve çıkış yöntemi, yüksek frekanslılar için yüksek frekanslılar içerir.
Tasarım ve Ticaret-offları
Ses sistemleri için geri bildirimler için optimize etmek, birden çok rakip faktörü dengelemek gerekir. Aşağıdakiler temel tasarım değerlendirmeleridir.
- [FONT:0)Feedback Factor Selection:[Dönetici:[Dönder: 1 ) Yüksek geri bildirim (larger ALR) kazanılabilir ve bozulmayı azaltır, ancak yükseltilmiş-loop kazançlarını azaltır ve yükselteçin kesintisini azaltır. Belirli bir açık-loop kazancı için, optimal bir geri bildirim miktarı vardır.
- [FONT=0) Geri bildirim Ağı'nda Geri bildirim:[Dönetici:0) Geri bildirim ağındaki Dirençler, gürültü kazançlarıyla geliştirilmiş olan ( + R)f) / R[FLT[FLT) için düşük çözünürlükte, direnç değerlerin yükseltilmeden mümkün olduğunca düşük voltaj katlanarak tutulması gerekir.
- [FONT:0]Dynamic Range:[Dynamic Range:[Dynamic Range:[Dynamic Range:[Dynamic Range:[Dynamic Range:[DDynamic Range:[DDynamic Range:[D) Olumsuz geri bildirimler yükselticinin sinyali yükseltici kapasitesinin azaltılması gerekir, çünkü çıktı doğru hataları düzeltmek için daha büyük olmalıdır. Bu, yükseltilebilir dinamik aralığı azaltılabilir.
- [FONT:0] ⁇ Öyleçler:[Döneticiler, geri bildirim ağ bileşenleri sıcaklıkla sürüklenebilir, kapalı sıcaklık artışı sağlar. Düşük sıcaklık azaltıcı dirençli dirençler ve termal darbeler kritik bileşenlerler kullanarak hassas tutmaya yardımcı olur.
- [[Düzücü Aşama Sınıfı: [Döneticileri, geçiş bölgesini düzeltecek ve transfer bozulmasına rağmen, geri bildirim döngüsü çok yavaşsa yüksek frekanslı eserlere neden olabilir. Yerel geri bildirimler, yayılmacılar kullanarak) genellikle küresel geri bildirimde lineerliği artırmak için geri bildirimde bulunur.
Özel Durum: Current Feedback Amplifiers
Bazı yüksek hızlı ses uygulamaları, mevcut geri bildirim yükselteçleri (CFA) kullanılır.Diferansiyel bir giriş gerilimi yerine, CFAs'in düşük frekanslı ses işlemesi ve yüksek hacimli bir giriş için daha hassas olmasını gerektirir.Rektörlük için geri bildirim, yüksek çözünürlükte daha hassastır.For example is that the closed-loop Lines remains almost constant over a wide gain range, making CFAs interesting for video and high-fret processing. ancak, they require carefulive load. For deep insights, see.For the result is that.Texas
Meydanlar ve Sınırlar
Avantajlarına rağmen, geri bildirimler yükselteçleri tuzaklar olmadan değildir. Bu sınırlamaları anlamak sağlam tasarım için önemlidir.
- [FONT:0] Yanlış tazminat nedeniyle salınımlar: Capacitive yükler, uzun kablolar veya yetersiz dekoupling kutupları değiştirebilir ve faz marjını azaltmalıdır.
- [FONT:0)Transient Intermodulation Distortion (TIM): [Dönderin oranı yetersiz olduğunda, yüksek frekanslı geri bildirimler sinyalleri zamanında düzeltilemez, geçici bir bozulmaya neden olur.Bu, yüksek geri bildirim faktörlerine sahip erken katı-devlet tasarımlarına bir eleştiriydi.
- [FONT=0)Power Supply Rejeksiyon:[Dönetici:[Dönetici:0)[Dönetici:0)Power Supply Rejeksiyon:[Dönetici:[Dönetici: 0) Geri bildirim, düşük frekanslarda güç tedariki azaltılabilir, ancak yüksek frekanslarda döngü kazanç damlaları ve gürültüyü elde edebilir. Proper decoupling ve ayrı düzenleyici aşamalar gereklidir.
- [[Üyetimde Sorumluluk: [Dönetici: [Dönetici:0) Kompiyon toleransları ve parasitics bazı birimlerde salınımlara neden olabilir. marjlar için Tasarım (fay marj > 60°, marj > 10 dB) ve gerekirse snubber ağları içerir.
Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç
Geri bildirim yükselticileri modern ses sinyali işlemenin temel taşıdır.Onlar 500-watt güçlendiricisinde dengeleyicileri stabilize etme, negatif geri bildirimde bulunabilme ve analiz etme, mühendislere olağanüstü sadakat ve tutarlılık içeren ses devrelerini tasarlama olanağı sağlar.En mütevazi ticaret-ampte, ses donanımlarında yer alan herkes için temeldir.