Manipulationsschaltung in Zwei-Port-Netzwerk zur Rückkopplungsanalyse

Ich versuche, eine Zwei-Port-Feedback-Analyse auf eine Schaltung anzuwenden, die der unten gezeigten ähnelt. Ich kann den Vorwärtsverstärker nicht als Zwei-Tor-Netzwerk darstellen, da Eingangssignal und Rückkopplungssignal auf unterschiedliche Eingänge gehen.

Ist es eine gültige Operation, das Rückkopplungssignal auf den nichtinvertierenden Eingang des Vorwärtsverstärkers zu beziehen, um ein Zweitor-Netzwerk zu bilden, wie in der zweiten Abbildung gezeigt?

Dann kann ich die Verstärkung des Vorwärtsverstärkers und die Rückkopplungsgröße berechnen, und der Summierknoten ist klar. Die Bezugnahme des Rückkopplungssignals auf den nicht-invertierenden Eingang kann unter Verwendung von Gleichungen für die idealen invertierenden und nicht-invertierenden Verstärkungen des Vorwärtsverstärkers erfolgen, da die Nicht-Idealität (dh endliche Schleifenverstärkung) für beide Verstärkungen gleich ist.

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Es ist nutzlos und fehleranfällig, die Schaltung komplexer und anders zu machen, als sie ist. Unter der Annahme, dass Operationsverstärker ideal und die Schaltung stabil sind: Aus Ihrer ersten Abbildung geht hervor, dass Vfb = (Uout) * (R7) / (R7 + R6). Und Uout = -(Vfb) * (R2/R1) + (Vin) * (R2+R1)/(R1). Sie können ein Rückkopplungsschleifen-Blockdiagramm im Stil der Steuerungstheorie erstellen, das diesen Gleichungen gehorcht, wenn Sie möchten. Um Uout als Funktion von Vin zu lösen, eliminieren Sie Vfb. Die Stabilität war eine Annahme. Es zu beweisen, erfordert immer mehr, wenn die Verstärker nicht ideale praktische Geräte sind.
@ user287001 sagen, ich möchte ein Rückkopplungsschleifen-Blockdiagramm erstellen, das diesen Gleichungen entspricht (weil ich es so gewohnt bin, die Stabilität zu analysieren), muss ich nicht genau das tun, was ich in der Frage getan habe, um das Eingangs- und Rückkopplungssignal zu erhalten am Summierknoten? Ich denke, das klassische Blockdiagramm beruht darauf, dass jeder Block ein Zwei-Port ist, wobei die gezeichneten Verbindungen zwischen einem Klemmenpaar liegen und die Masseverbindung implizit zwischen dem anderen Paar liegt. Der Vorwärtsverstärker im ersten Schema hat 3 Eingangsklemmen (Masse ist nicht gezeichnet).
Ich habe meine Gleichungen unter der Annahme geschrieben, dass das System stabil ist und einen bestimmten Uout für einen gegebenen Vin findet. Diese Gleichungen sind für die Stabilitätsanalyse zu 100 % unbrauchbar, da die Stabilität angenommen wurde. Operationsverstärker können als Summierpunkt modelliert werden (ein anderer Eingang wird als Minus genommen), gefolgt von einem mehr oder weniger idealen Verstärker, der einen Tiefpassfilter enthalten kann. Zu Ihrer 2. Schaltung: Sie stimmt mit meinen Gleichungen überein, hat jedoch einen stabilen Betrieb angenommen, sodass Sie den Vfb berücksichtigen können, indem Sie ihn als verstärkungskompensiert zu Vin hinzufügen. Für die Stabilitätsanalyse ist es also genauso nutzlos wie meine Gleichungen.
@ user287001 Sie sagen, dass das Verweisen von VFB auf den nicht invertierenden Eingang des Vorwärtsverstärkers eine Annahme über die Verstärkung des Verstärkers macht, der aus OA1, R1 und R2 besteht, oder? Ich stimme Ihnen zu, aber die Stabilität dieses Verstärkers kann außerhalb der Schaltung selbst beurteilt werden (dasselbe gilt für den Puffer). Ich versuche, die Übertragungsfunktion des geschlossenen Regelkreises der gesamten Schaltung zu erhalten, nachdem ich bestätigt habe, dass der Vorwärtsverstärker von sich aus stabil ist. Ich glaube nicht, dass meine zweite Schaltung Annahmen über die Gesamtschleife macht.
Gehen Sie davon aus, dass Operationsverstärker eine echte Wortlangsamkeit haben, die die Verstärkung verringert und die Phase verzögert, wenn die Frequenz zunimmt? Diese Annahme sollte auch in der verstärkungskompensierten Vfb gesehen werden, die zu Vin addiert wird. Wenn die Operationsverstärker ideal sind, ist Ihre Formel richtig. Es ist jedoch schwierig zu beweisen, dass die gesamte Schaltung einen bestimmten Uout für einen bestimmten Vin mit idealen Operationsverstärkern gründet.
@ user287001 Ich wollte gerade meine Frage ändern, um VFB auf den nicht invertierenden Eingang mit einer Gleichung zu verweisen, die die Closed-Loop-Verstärkung des Vorwärtsverstärkers genauer modelliert, aber dann wurde mir klar, dass die vorhandene Gleichung korrekt ist: obwohl die ideale Closed-Loop-Verstärkung von invertierenden und nicht-invertierenden Verstärkern sind unterschiedlich, ihre Schleifenverstärkungen sind gleich. Um den Effekt der endlichen Schleifenverstärkung einzubeziehen, würde ich mit demselben Faktor multiplizieren und dividieren und nur die ideale Gleichung hinterlassen.

Antworten (1)

Wenn alle R-Werte gleich sind, ist die Verwendung von Vin- vs. Vin+ für die Rückkopplung in dieser 1. Schaltung irrelevant.

Der Vin-Strom ist relativ zu Vout, während Vin+ relativ zu 0 V ist. Die Verstärkung von Vo/Vin ist also ein großer Unterschied aufgrund von Aol.

Das eigentliche Problem ist also, dass das Feedback nicht differentiell ist. Das zweite Problem ist die Auswahl einer stabilen Verstärkung für eine differenzielle Rückkopplung.

Um das verständlicher zu machen...

Der nicht invertierende Signaleingang mit negativer Rückkopplung bewirkt, dass beide OA-Eingänge dem Eingang mit einer "virtuellen" Nulldifferenz folgen. Wenn also alle R gleich sind, ist die Verstärkung = +2 und die Verwendung eines gepufferten Vout / 2 passt und folgt der Eingabe.

Aber die Verwendung von Vin+ mit Bezug auf 0 V unter Verwendung von Vin- mit einer Verstärkung von -1 erzeugt keine Vfb von 0 V, um der geerdeten Referenz von Vin+ zu entsprechen. Jetzt sind beide Eingänge 0 V, aber Vfb ist immer noch Vout / 2, das Ändern der Polarität hilft nicht.

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Entschuldigung, ich brauche etwas Hilfe, um Ihre Antwort zu verstehen. Was meinst du damit, dass das Feedback "nicht differentiell" ist?
Der Unterschied zwischen Vout und Vin
Ich habe ein paar Vermutungen zu Ihrer Antwort, bitte korrigieren Sie mich, wenn ich falsch liege: 1) "Die Verwendung von Vin-Vin+" sagt aus, dass die Schleifenverstärkung unabhängig davon ist, wo sich der Signaleingang befindet, 2) "Vin- current" deutet darauf hin, dass Sie eine Norton-Transformation am Knoten mit der Bezeichnung "VFB" durchgeführt haben. Das Rückkopplungssignal ist eine Nebenschlussverbindung und der Eingang ist eine Reihenschaltung, was es schwierig macht, den Unterschied zu erkennen, oder „die Rückkopplung ist nicht differenziell“. Punkt 2 ist genau das, was ich mit der Manipulation in meiner Frage ansprechen möchte. Kann der Rückkopplungsstrom als Spannung auf den nichtinvertierenden Eingang bezogen werden?
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