יווקיינ לש תוביציה ןוירטירק

Transcript

1 יציבות מגבר שרת הוא מגבר משוב. בכל מערכת משוב קיימת בעיית יציבות מהבחינה הדינמית (ולא מבחינה נקודת העבודה). חשוב לוודא שהמגבר יציב על-מנת שלא יהיו נדנודים. קריטריון היציבות של נייקוויסט: נתונה נערכת המשוב הבאה: Vin Σ - Al VO β המגבר A כולל 3 דרגות הגברה ) הפרש, ביניים ומוצא), הנו בעל אופיין כמתואר: lg A עקום כללי מגבר הפרש מגבר ביניים מגבר מוצא 1 3 העקום הכללי הנ"ל כולל 3 קטבים, כל קוטב גורם להזזת פאזה של 9û ולכן עקום הפאזה יראה כך: ϕ

2 ואחרי המערכת תתנדנד אם יתקיים בה למעשה משוב חיובי. כלומר, נתחיל באות או אמפליטודה גדולה יותר. המסלול נחזור עם אותה פאזה ואמפליטודה V, ε מקבלים מתנד. אם חוזרים עם אותה פאזה ואמפליטודה V, ε מקבלים משרעת שהולכת אם חוזרים עם אותה פאזה ואמפליטודה גדולה מ- וגדלה. לפיכך, על-מנת להבטיח שמערכת לא תתנדנד דרוש: ϕ β A < 1 = 18 מאחר ואנו דנים במערכת שבה את התנאי הנ"ל כך: יורד עם התדר והפאזה עולה עם התדר, נוכל לתאר קריטריון נייקוויסט ϕ β A = 1 < 18 הקריטריון טוען שאם בנקודה מקבלים מקבלים 18 ϕ אזי המערכת אינה יציבה, אם = 1 ϕ < 18 המערכת יציבה. 68

3 בדיקת יציבות:. = 1. 1 β נתון עקום של מגבר A. מחברים משוב β נשרטט על הגרף את הקו של ונוכל לקבל את הערך 1. lg נקודת הפגישה תהיה β < 18 ϕ נקבל שהמערכת יציבה ואם lg A בנקודה זו ) 1 = ( נבדוק את הפאזה. אם 18 ϕ המערכת לא יציבה. lg A 1 lg β1 1 lg β 1 3 ϕ

4 1 β1 ניקח שני מקרים: א. נבחר משוב עם כמתואר במקווקו. נקודת הפגישה של שני הגרפים היא = 1 A. β1 בנקודה זו נבדוק את הפאזה. מקבלים < 18.ϕ מסקנה: המערכת יציבה. 1 β ב. נבחר משוב עם כמתואר בקו מלא. ϕ נבדוק את נקודת הפאזה. מקבלים > 18 β בנקודת הפגישה 1= A מסקנה: המערכת אינה יציבה. > 1 = 18 ϕ נקבל ש- קיבלנו ולכן > 18 ϕ. אם נחזור שמאלה לנקודה שבה מקבלים שהאמפליטודה במוצא הולכת וגדלה. A CL A CL מתוך שני המקרים שתוארו לעיל, רואים שככל ש - גדל היציבות גדלה: גדול פירושו β קטן כלומר, מחזירים חלק קטן והמוצא לכניסה ולפיכך היציבות תגדל. המוצא. A CL הקריטי ביותר מבחינת יציבות, היינו במצב שבו = 1 מסקנה: אם ניקח מגבר שיוצר ע"י היצרן ונעבוד עם הגבר נמוך, תהיה לנו בעיה של יציבות. הערה: מגבר הוא בעל קוטב יחיד, הנו מגבר יציב בכל תנאי. lg A הסיבה לכך היא, שהפאזה לעולם קטנה מ - 18º. קיים מושג שמתקשר לעניין של יציבות והוא נקרא : Margin.Phase 7

5 ( הגדרה Margin ) Phase ϕ כלומר m = 18 ϕ מוגדר לפי הפאזה ל- 18º. קיים קשר בין גודל ה- הזמן של המערכת. מודד את מידת ההתקרבות של ובין גודל ה Oversht בתגובה במישור Oversht % ככל ש- קטן ה- Oversht גדל ונקבל תגובה שכוללת תנודות גדולות כמתואר: t ובין מקדם הריסון. ככל ש- כמו כן, קיים קשר בין התרוממות גדולה יותר בתדר התהודה. קטן נקבל במישור התדר Small מסקנה: יהיה גדול מ-, קובע לגבי מידת היציבות של המערכת. חשוב ש- גודלו של כאשר = 45 זהו גודל סביר שעבורו המגבר עדין יציב, כלומר אם בנקודה = 1 נקבל ϕ = 135 אזי נוכל לומר שהמגבר יציב משום ש -. = 45 71

6 סימולציית :SPICE נתון המהפך הבא הבנוי סביב מגבר שרת אידיאלי. R R in - V V in לסימולטור נכניס אחד מהמעגלים השקולים הבאים: R4 R1 1Vac Vdc R3 V Vin {-V(Vin)*1Meg} 1Vac Vdc R V1 E1 IN OUT IN- OUT- EVALUE 1Meg*V(%IN, %IN-) המעגלים בנויים סביב ABM או.EVALUE המפתח להבנת ההתנהגות הדינמית של מערכת משוב זה הגבר החוג. של המערכת. ע"י ידיעת פרמטר זה ניתן לקבל את ה ניתן לקבל את רוחב הסרט ע"י ידיעת התדר בו = ( אנו רוצים לשרטט את ) ניתוק קוים במעגל הוא בעייתי כי המגבר עלול להיכנס לרוויה או לשנות את נקודת העבודה שלו למשל. = V.V הגבר החוג. אבל קשה לבודד את V מבלי לפגוע בפעולה תקינה של המעגל. הגדרת הבעיה לבודד את 7

7 נייצר צומת חדש בסכימת הבלוקים של מערכת משוב. S in G Σ A l ( ω) - V S O V β( ω) V V V = ε הגבר החוג = באותה שיטה מוצאים באופן מעשי את הגבר החוג ע"י נתח אותות. R R in - V AC V V V AC ב DC הוא קצר ולא משנה את נקודת העבודה, מקור זה הוא למעשה הצומת הנוספת בסכימת הבלוקים. כעת ניתן למצוא את הגבר החוג. הגבר החוג אינו תלוי בכניסה למגבר. הערות: שלבים בניתוח AC בתוכנת.SPICE מציאת נקודת העבודה.DC ליניאריזציה סביב נקודת עבודה, מתבצע או על סמך ידע על ההתקן בו אנו משתמשים או בצורה נומרית. אין תלות באמפליטודה של מקורות מתח חילופין במעגל