Rückkopplungsanalyse des Serien-Shunts

Mikroelektronische Schaltungen von Sedra/Smith stellen eine Methode zur Analyse von Serien-Shunt-Rückkopplungsschaltungen dar, indem der „A-Kreis“ vom „B-Kreis“ getrennt wird, in dem h11 und h22 zusammen mit Quellen- und Lastwiderständen und h21 in den „A-Kreis“ zusammengefasst werden wird vernachlässigt:Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Die Open-Loop-Verstärkung A wird durch Vo/Vi bestimmt:

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Alles macht Sinn, bis sie die folgende Beispielschaltung präsentieren:

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Sie zeichnen die Schaltung neu, sodass die „A-Schaltung“ (links) und die „B-Schaltung“ (rechts) deutlich zu sehen sind:

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Ich habe den Teil hervorgehoben, den ich nicht verstehe. Warum werden R1, R2 und die Eingangsquelle auf Masse zurückgeführt? Wenn die parallele Kombination von R1 und R2 h11 darstellt, sollten diese Widerstände nicht gemäß dem ersten Bild, das ich gepostet habe, auf Masse zurückgeführt werden. Was sie zu tun scheinen, ist Folgendes:Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Die Frage ist also: Was ist die Rechtfertigung für die Verbindung von h11 und Vi mit Masse, wenn im ersten Bild, das ich gepostet habe, keine solche Verbindung besteht?

Haben Sie eine Referenz in dem Buch für H 11 = R 1 / / R 2 oder hast du das selbst gefunden? Ich kann dieses Ergebnis nicht erreichen.
Das Rückkopplungsnetzwerk besteht aus R1 und R2. Die Größe h11 ist die Impedanz, die beim Blick in den Eingang bei kurzgeschlossenem Ausgang gesehen wird, daher ist es trivial zu zeigen, dass h11 = R1 || R2.
Es ist nicht trivial für mich. Der Eingang landet am Gate von Q1, das bei DC eine unendliche Impedanz hat.
Entschuldigung, ich hätte erklären sollen, dass h11 nur dem Rückkopplungsnetzwerk entspricht (dh dem Rückkopplungsnetzwerk, das vom Rest der Schaltung getrennt ist). Dieses Rückkopplungsnetzwerk besteht nur aus R1 und R2. Es ist in der Beispielschaltung im blauen Feld hervorgehoben.
Im ersten Bild gehören h11 und h22 zum Rückkopplungsnetzwerk (der B-Schaltung). Sie werden jedoch zu Analysezwecken im A-Kreis zusammengefasst.
Das macht viel mehr Sinn. Ich werde eine Antwort formulieren.

Antworten (1)

Ich ging von der kompletten Kleinsignal-Ersatzschaltung aus und überprüfte, was sie tun.

schematisch

Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan

Das Ersetzen des Rückkopplungsnetzwerks durch die Hybridparameter ergibt:

schematisch

Simulieren Sie diese Schaltung

Wo H 11 = R 1 / / R 2 , H 12 = R 1 R 1 + R 2 Und H 22 = R 1 + R 2 wie Sie wahrscheinlich festgestellt haben.

Daher glaube ich, dass Ihre Analyse genau richtig ist. Ich bin der festen Überzeugung, dass dies ein Fehler im Referenzschema ist.

Es gibt noch eine weitere Sache, die auf einen Fehler hindeutet. Damit ein Serien-Shunt-Feedback funktioniert, muss Schaltung 'A' einen Differenzeingang haben und keinen Single-Ended-Eingang, wie in der Abbildung gezeigt. Andernfalls können Sie es nicht mit etwas anderem in Reihe schalten.

[BEARBEITEN]

Ich habe die 6. Ausgabe des Buches in die Hände bekommen und festgestellt, dass sie es in Abbildung 10.16 richtig machen. Sie verbinden den Minuspol in Beispiel 10.4, 10.5 für eine Serien-Shunt-Rückkopplung mit Masse.

Was ich auch herausgefunden habe, war, dass unsere tatsächliche 'Schaltung A', wie wir sie gefunden haben, kein Zweitor ist und daher nicht durch h-Parameter dargestellt werden kann. Um ein Zweitor zu sein, muss der Strom, der in den positiven Eingangsanschluss fließt, gleich und entgegengesetzt zu dem Strom sein, der in den negativen Anschluss fließt. Da der positive Eingangsanschluss schwebend ist, sollte niemals ein Strom vom negativen Eingangsanschluss fließen . Ich glaube, der Autor hat es "repariert", indem er die Gründe von Eingang und Ausgang kurzgeschlossen und es in einen Zwei-Port verwandelt hat. Gleichzeitig hat der Autor jedoch auch den negativen Eingang und den negativen Ausgang miteinander verbunden, was für eine Serien-Shunt-Rückkopplung offensichtlich nicht möglich ist, wie Sie darauf hingewiesen haben.

Diese Aktion verwandelt den Verstärker zwar in einen Zweitor, führt jedoch nicht zu einer korrekten Darstellung der tatsächlichen Schaltung. Trotzdem kann es eine gute Annäherung sein, wenn der negative Eingangsanschluss nicht viel Strom leitet (wenn dies nicht der Fall ist, können wir diesen Strom vernachlässigen und den Eingang als Port behandeln).

Das Anwenden von Kirchhoffs aktuellem Gesetz auf die folgende Region in Blau zeigt, dass der Strom durch ist R D 1 muss gleich dem Strom durch den negativen Eingangsanschluss sein (die Summe aller Ströme in den blauen Bereich muss sich zu 0 addieren).

Kirchhoffs aktuelles Gesetz

Also wenn der Strom durch R D 1 in gewisser Weise eingeschränkt sein können, können wir relativ OK sein.

Wenn wir davon ausgehen, dass die Verstärkung von 'Schaltung A' groß ist, dann können wir auch davon ausgehen, dass die Eingänge virtuell ziemlich kurzgeschlossen sind. Um also den vom negativen Eingang fließenden Strom abzuschätzen, können wir eine Spannung anlegen v sowohl auf positive als auch auf negative Eingänge und sehen, welchen Strom wir durchbekommen R D 1 (und so durch den negativen Eingang).

Ich habe gefunden (hoffe ich liege richtig)

ich = v G 01 G 01 ( H 11 + R D 1 ) + G M 1 H 11 + 1

Es scheint, dass die Annäherung für große gilt G M 1 , groß H 11 , groß R D 1 und Klein G 01 (und Klein v ). Dies entspricht dem typischen Design dieser Art von Schaltung.

Ich bin mir nicht sicher, ob der Autor des Buches dies erkannt hat. Ich persönlich denke, dass sie ihre Ergebnisse mit Simulationen verglichen und festgestellt haben, dass sie übereinstimmen. Aber rein theoretisch denke ich da ist was dran.

In Bezug auf Ihren letzten Kommentar glaube ich, dass die 'A-Schaltung' einen Differenzeingang hat (ein Eingang am MOSFET-Gate und der andere an der MOSFET-Quelle). Sobald h11 vom 'B-Kreis' zum 'A-Kreis' verschoben wird, wird es mit der MOSFET-Quelle verbunden (wie Sie gezeichnet haben), und der Anschluss 'A-Kreis' wird verschoben, um h11 zu umfassen.
Die Open-Loop-Verstärkung A wird durch Vo/Vi im letzten von Ihnen bereitgestellten Diagramm bestimmt. Das Problem ist, dass, wenn Sie h11 nicht mit Masse verbinden (was die Autoren tun und ich nicht verstehe warum), der Ausgang vom Eingang abgeschnitten ist und daher A = 0 ist, was offensichtlich falsch ist. Wenn dies jedoch ein Fehler ist, wie Sie vermuten, machen sie den gleichen "Fehler" im gesamten Kapitel mehrmals, und da dies ein beliebtes Lehrbuch in seiner 7. Auflage ist, habe ich eher das Gefühl, dass sie einen legitimen Grund haben, h11 mit zu verbinden Boden.
Ich bezog mich auf + und - im Schaltplan für die 'A-Schaltung'. Das Minus ist eindeutig für das AC-Erdungssymbol gedacht, aber dies bedeutet, dass der Eingang nicht differentiell ist.
Ja, ich stimme zu, das ist die ganze Quelle meiner Verwirrung. Aber wie gesagt, es fällt mir schwer zu glauben, dass sie das vermasseln.
Eine Möglichkeit besteht darin, dass sie den negativen Eingang nur aus Gründen der Analogie zur ursprünglichen Schaltung und zur Berechnung der Übertragungsfunktion der 'A-Schaltung' erden.
Aber warum dürfen sie den negativen Eingang erden, um die Übertragungsfunktion der 'A-Schaltung' zu berechnen? Was ist die Begründung dafür, dies tun zu können? Ich kann nicht einfach zwei Knoten in einer Schaltung künstlich verbinden, eine Übertragungsfunktion berechnen und dann erwarten, dass dies dieselbe Übertragungsfunktion ist, die ich berechnet hätte, wenn ich diese Verbindung nicht hergestellt hätte.
Wenn Sie den TF bezüglich des Differenzeingangs wissen möchten , können Sie dies tun, wenn die Schaltung linear ist. Bei der Bestimmung aller h-Parameter von 'Schaltung A' bin ich mir jedoch nicht sicher, ob dies eine gute Idee ist. Leider habe ich keinen Zugriff auf die 7. Ausgabe, daher kenne ich die Einzelheiten nicht.
Ich verwende tatsächlich die 6. Ausgabe, aber sie erden einfach den negativen Eingang, ohne ausdrücklich zu erwähnen, warum sie dazu in der Lage sind. Sie waren bisher eine große Hilfe, aber können Sie die Aussage begründen: "Wenn Sie den TF bezüglich des Differenzeingangs wissen möchten, können Sie dies tun [den negativen Eingang erden], wenn die Schaltung linear ist."
Meine letzte Aussage ist falsch. Wir können nur sagen, dass die Ausgangsspannung eine Linearkombination von ist v Und v + . Ich werde das etwas weiter untersuchen, aber ich befürchte, dass ich das Buch brauchen würde, um den Blickwinkel des Autors darauf zu verstehen.
Was sie tun, ist die Rückkopplung zu deaktivieren und die Open-Loop-Verstärkung mit der äquivalenten Rückkopplungsbelastung zu berechnen. Dann berechnen sie auch den Rückkopplungsfaktor und verwenden die Steuerungstheorie, um die Verstärkung des geschlossenen Regelkreises als Funktion der Verstärkung des offenen Regelkreises und des Rückkopplungsfaktors auszudrücken.
Ich habe die 6. Ausgabe in die Hände bekommen und meine Antwort bearbeitet.