Amplifier Design'taki Geri Bildirim Topolojilerini Anlamak

Analog elektronikte, geri bildirim topoloji seçimi, bir yükselteçin farklı işletim koşullarında nasıl davrandığını belirler. Geri bildirim, çıktı sinyalinin bir kısmını örnekleme ve girişte tekrar beslemeyi içerir:0 serisine veya teslimiyete göre;[Döneticileri değiştir]

Four Classic Feedback Arrangements

Geri bildirim iki parametre tarafından sınıflandırılmaktadır: geri bildirim sinyali giriş ile paralel olarak nasıl karıştırılır (me veya shunt) ve çıktının nasıl örneklendirildiği (sevcut veya mevcut) geri bildirimde bulunur ve bu da çıktının geri bildirimini azaltır.

  • [FONT:0] Sönder-ayak geri dönüşüm (e-shunt)[Dönetici:) girdileri kısıtladı ve çıktıyı azalttı.
  • [FONT:0] serisi-şimdiki geri bildirimler (sebitkiler)[Dönder: Her iki giriş ve çıkış da giriş ve çıkış engelleyicisini artırın. geri bildirimler mevcut çıktı, transkondüktör yükselteçleri için uygun hale getirmek, mevcut olan yükleme gerilimi kontrol altına alındı.
  • [0]Shunt- gerilim geri bildirim (shunt-shunt))[Dönderilen girişler ve çıkış aksanıcılarını azaltır.Bu topoloji, transistance yükselteçleri için idealdir.
  • [FONT:0]Shunt-şimdiki geri bildirim (shunt-e)[Dönetici: Decreas giriş engellendi ve çıktıyı kısıtladı.Mevcut yükselteçlerin mevcut olduğu birçok giriş için uygun. Yaygın olarak mevcut aynalarda ve bazı geniş bant yükselteçlerinde kullanılan.

İsimlendirme kongresi kafa karıştırıcı olabilir: ilk terim karıştırmayı (ep / a) tarif eder, ikinci terim örneklemeyi açıklar (sürücü/şimdi) Bazı metinler, onları stabilize ettikleri kazanç türü ile etiketleyebilir: gerilim serisi, mevcut seri, vb. giriş ve çıkış üzerindeki etkisini anlamak, verilen bir uygulama için doğru topolojiyi seçmek için anahtardır.

Anahtar Performans Metrikleri Üzerine Geri Dönüşüm Topoloji Etkisi

Doğru ve Stability

Olumsuz geri bildirimler kapalı-loop kazançlarının açık-loop kazanç varyasyonlarına karşı duyarlılığı artırır. Ancak, stabilizasyon derecesi en üstolojiye bağlıdır.In serisi-giriş geri bildirimde, kapalı-loop gerilim kazançları neredeyse tamamen geri bildirim ağ dirençleri tarafından belirlenir, çünkü açık-loop kazanı yeterince büyük.Bu, hassas gerilim amplifikasyonun tercih edilen seçimine bağlıdır.

Band geniş bant

Geri bildirim genellikle, işlem yoluyla bir yükselteçin genişliğini genişletir.Eksiyonel ürün (GBW) geri yükleme yükselticileri için sabit kalır. Ancak, mevcut besleme topolojileri, özellikle de çok yüksek hızlı uygulamalar için çok yüksek hacimli fiyatlar ve geniş bant genişliği sunabilir, çünkü geri bildirim ağı şu anda şarjı sınırlamıyor.Bu fark shunt-aript-akissirli (transresistance) veya shunt-current topolojileri özellikle de video yükselticileri ve RF devreleri gibi yüksek hızlı uygulamalar için çekici.

Gürültü ve Distortion

Olumsuz geri bildirimler, bir faktör tarafından döngüye eşit olarak harmonik bozulmayı azaltır. Ayrıca yükseltici içindeki gürültü kaynaklarının etkisini azaltır, ancak geri bildirimler topoloji, çalışma ortamına dayanan dış gürültü çiftlerinin nasıl etkileyebileceğini etkileyebilir. Örneğin, yüksek hacimli düğümler (erişim karıştırma) daha hassastır, düşük hacimli düğümler (saç karıştırılırken) daha bağışıklıklıdır.

Çıktı Impedance and Load Driving Capability

Gerilme geri bildirimleri (e-sevre ve shunt-ater) aktif olarak çıktıyı engelleyerek, hoparlörler veya manyetik anahtarlar gibi düşük kesintili yükler için ideal hale getirir.Mevcut geri bildirimler topolojiler çıktıyı yükseltir, bu da yükselticinin mevcut bir kaynak olarak hareket etmesi gerektiği zaman arzu edilir.

Geri bildirim Topolojileri Özel uygulamalara Eşleştirin

Ampirikatörler (Voltage Amplification)

Yüksek sadakatli ses yükselteçleri düşük bozulma, düz frekans cevabı gerektirir ve 4-8 ULL yükler. Klasik seçim şu şekildedir:0) Dizi-dönüşüm geri bildirim) (ayrıca gerilim-e veya gerilim kontrollü gerilim kaynağı olarak adlandırılır). Bu topoloji düşük bir çıkış hatası sağlar, iyi bir baraj çekme faktörü sağlar ve tam olarak doğru tasarım ile iki aşamalı bir performansla elde edebilir.

Operasyonel Ampirikler ve İşaret Durumları

Genel amaçlı af-amps dış geri bildirim ağlarıyla kullanılmak üzere tasarlanmıştır, mühendisin dört topolojiden herhangi birini yapılandırmasına izin verir. Ancak, af-ampin iç devreleri genellikle girişten iki aşamalı veya üç aşamalı topoloji kullanır:0) Aktif filtreler, bütünlemeler ve farklı sinyallendiriciler, doğrulayıcılar ve anahtarlamalar için önceden seçilir.

Transimpedance Amplifiers (Fotoğraftatectors)

Fotodiodes, ışık yoğunluğuna göre mevcut bir orantılıdır. Bu akımı daha fazla işlem için bir gerilime dönüştürmek için, aritme-ayaklı geri bildirim[Dönderlik)[Dönder:0))) Geri bildirimde bulunan ve üst düzey bir topoloji işe yaradığı zaman, düşük giriş, fotoğraf makinesinde fotoyot-kansiyonel olarak çalışır.

Yüksek Hız ve RF Amplifiers

On veya yüzlerce megahertz'da çalışan geniş bant yükselteçleri için, [[0) Şu anda geri besleme (shunt-current)) üstoloji genellikle tercih edilir.Mevcut bir geri besleme yükselticisi olarak, yüksek frekanslarda yüksek kazanç sağlamak mümkün değildir.Bu yükselticiler video dağıtımlarında hızla yanıt verir ve daha yüksek çözünürlükte bir şekilde yapılır.

Güçlendiriciler ve servo Sürücüler

Motorları, optiğileri veya ses hoparlörlerini kullanan güç yükselteçleri genellikle giriş gerilimine göre orantılı olarak kullanır (Döneticileri) Bu topoloji, şu anki sabit kontrol veya kesin düzenleme gerektiren uygulamalar için gereklidir.Mevcut kontrol veya doğrusal güç aşamalarındaki kontrol veya doğrusal olmayan kontrol ile ilgili olarak, manyetik rezonans görüntüleme için geçerli olan sürümlere göre (MRI) gradyan bantlar için gerekli olan uygulamaları gerektirir.

Sensörler için düşük verimsiz (LNA)

Düşük çözünürlükte termo çiftlerle kullanılan yükselteçler veya mikroelektromechanical sistemler (MEMS) sensörleri, birincil hedef, stabil kazanç sağlarken daha düşük gürültüyü en aza indirmektir.[/Dönder|amental|amental|eksiyon|prosepsiyonel-geri yükleme[Dönlendirme) ve en düşük çözünürlükte, yüksek çözünürlükte bir yükleme yöntemi ile yüksek çözünürlükte bir yükleme işlemine izin vermek için seçilir.

Geri bildirim Ağı Tasarımı için Pratik Değerlendirmeler

Bitirme Seçimi ve Parasitic Etkileri

Geri bildirim yolundaki koruyucular ve kapasitörler termal gürültüyü tanıtıyor ve geri bildirimde üst frekanslarda faz geçişine neden olabilir.In voltaj-feedback topolojis, geri bildirimde bulunan geri bildirimde bulunan değerler genellikle stabilite ile belirlenir. For shunt-voltage topolojis, inverting or oscillation.

Stability and Compensation

Tüm geri bildirimler yükselticileri, büyük kapasiteli yüklere sahip olan kutupları ve sıfırları genişletir (örneğin, küçük bir seri geri bildirimde bulunan veya sabit bir şekilde geri bildirimde bulunan arsa veya sıfırlar) ile genellikle tek kullanımlık topolojileri gösterir. Series-voltaik yükleri, genellikle tek kullanımlık yükleri ile daha istikrarlı bir şekilde yapılır.

Termal Etkileri ve Drift

Olumsuz geri bildirimler, açık-loop kazancına olan bağımlılığı azaltır, ancak yükselticilerin tüm sürüklenme katlarını doğrudan kapalı-loop kazançlarını etkiler. Hassas direnç düşük sıcaklık katları ile karşı karşıya kalır (±25 ppm/°C veya daha iyi) yüksek uyumluluk uygulamaları için kritiktir.

Geri bildirim Topoloji

Mühendisler, yeni bir tasarım için bir geri bildirim topoloji seçerken aşağıdaki kontrol listesini kullanabilir:

  1. [FONT:0)Öylenilen kazanç türü[[Dönetici: Gerilim kazancı (e-söntgen), mevcut kazanç (shunt-current), transistance (shunt-agiriş) veya transkondüktör (şimdiye kadar).
  2. [FONT:0)Determin girişi ve çıkış engeli[Dönetici: Yüksek giriş genellikle seri karıştırma çağrısı yapar; düşük çıktı şarj edilebilirlik gerilim örnekleme gerektirir ve tersi.
  3. [FONT:0]Assess bant genişliği ve yarı oranı ihtiyaç duyar).: Yüksek hızlı uygulamalar mevcut en iyi beslenme topolojilerinden yararlanabilir, ancak hassas düşük frekanslı uygulamalar voltaj-feedback tarafından iyi servis edilir.
  4. [FONT=0) Yük türü[Dönetici: Dirençli, kapasitif veya indüktif yükler istikrarı etkileyebilir ve belirli geri bildirim yapılandırmaları (örneğin, mevcut yüklere yönelik seri-şimdilik) gerektirebilir.
  5. [FONT:0)Evaluate gürültü ve bozulma özellikleri): Güç dağılımı ve bant genişliği ile ısı gürültüyü en aza indirmek için tutarlı değer kullanın. Yüksek lineerlik için, döngü kazançlarının faiz frekanslarında büyük olmasını sağlayın.
  6. [[Döneticileri:0) Mevcut aktif cihazlara göz atın[Döneticileri her iki gerilim- beslenme ve mevcut geri besleme modlarında mevcuttur. Discrete transkript tasarımları daha fazla esneklik sunar ancak dikkatli stabilite analizi gerektirir.

Bu noktaları sistematik olarak ele alarak, tasarımcı uygun topolojileri daraltabilir ve ayrıntılı simülasyonlar gerçekleştirebilir.

Topolojilerin Karşılaştırma Analizi

Aşağıdaki tablo, dört temel geri bildirim topolojinin selam özelliklerini özetliyor:

Topology Input Impedance Output Impedance Stabilized Gain Typical Application
Series–Voltage High Low Voltage Audio amplifiers, voltage regulators
Series–Current High High Transconductance Current sources, power stage drivers
Shunt–Voltage Low Low Transresistance Photodiode amplifiers, I-to-V converters
Shunt–Current Low High Current High-speed amplifiers, current mirrors

Bu karşılaştırma hızlı bir referans sağlar, ancak gerçek dünya tasarımları genellikle yüksek hassas ve geniş bant genişliği elde etmek için birden fazla geri bildirim döngülerini birleştirir. Örneğin, bir kompozit yükselteçli yükselteçli yüksek bant için içsel bir döngü ve dış bir dizi-süresel döngüyü düşük bir bozulma için kullanabilir.

Dış Kaynaklar için Daha Fazla Çalışma

Geri bildirim topoloji seçimi anlayışınızı derinleştirmek için, aşağıdaki yazar kaynakları gözden geçirmeyi düşünün:

  • [[Dönetici:0)Analog Cihazları: Op Amp Applications Handbook[Dönetici:0) – Geri bildirim teorisi ve pratik yükselteç tasarımı üzerine ayrıntılı bölümler.
  • [FONT=0)Texas Instruments: Amplifiers için Geri Bildirim Topolojileri[Dönetici: 1) - Dört geri bildirim türünü çalışan örneklerle açıklayın.
  • [FONT:0)Wikipedia: Geri dönüşümsel yükselteçler[Dönetici: 1) Her topoloji altındaki matematiksel modellerin bir genel bakışını sağlar.
  • [FONT:0)Electronic Design: Power Amplifiers [[Dönetici: 1) Elektriksel Ampiliteleri ([Döneticiler) ile ilgili entellektüel konular üzerine odaklanır.

Bu referanslar hem teorik temelleri hem de burada tartışılan karar çerçevesini tamamlayan pratik yönergeleri sunar.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Doğru geri bildirim topolojiyi seçmek, doğrudan doğruyu etkileyen yükselteç tasarımlarında temel bir adımdır, bantlama uygulamaları, giriş / çıkış engelleyici, lineerlik ve kararlılık. Series-giriş geri bildirimler, ses ve enstrümantasyonda işkodunikasyon için iş birliği kalırken, şarj edici geri yükleme yöntemleri dönüştürücülerin terminal özelliklerini değiştirirken, mühendisler güvenen yüksek çözünürlükte uygulamaları kullanarak uygulama gereksinimlerine karşı koyarlar.