Частотная коррекция + конкурс

[BesPav]

Создать отдельную тему побуждает значительное количество разных способов и подходов к частотной коррекции усилителей.

Вот базовый скелет:


Легко догадаться, что без элементов частотной коррекции добиться устойчивой работы не получится:


Предлагаю всем желающим размяться в обеспечении устойчивости усилителя по указанной схеме.
Модель LTSpice прилагается.

Условия:
1. Нельзя менять режимы работы каскадов.
2. Можно добавлять любые элементы частотной коррекции.

Цель:
1. Обеспечить устойчивость усилителя при КУ=-1 (inverting unity gain).
2. Сохранить на 10 кГц петлевого усиления больше всех.

ЗАЯВКИ:
1. BesPav и отдельно схема
2. Hennady
3. .Васильев
4. Parakol и отдельно схема
5. Walter
6. Nick
7. ntechmen
8. bukvarev
9. Andrew1
10. Дмитрий К

[audiomun]

и не надо путать с петлевым.

Исправь второй вариант сверху - на К.У. усиления при замкнутой ОС ...

[begemot61]

Вот даже спорить

Не надо спорить.

Читайте классиков а не непонятных творцов непонятных пособий напечатанных в интернете.
D. Middlebrook, “Measurement of Loop Gain in Feedback Systems,” Int. J. Electronics , Vol. 38, no. 4, pp. 485-512, 1975.
http://cdn14.21dianyuan.com/download.php?id=61262
Tian, V. Visvanathan, J. Hantgan, and K. Kundert, “Striving for Small-Signal Stability”, IEEE Circuits and Devices Magazine, Vol. 17, No. 1, January 2001, pp. 31-41.
https://kenkundert.com/docs/cd2001-01.pdf

Петлевое усиление надо мерить при замкнутой петле а не при разомкнутой. Размыкая петлю Вы изменяете коэффициенты передачи её элементов.
И не учитываете влияние прохождения инжектируемого сигнала с выхода на вход из-за паразитных эффектов.
В некоторых случаях этими эффектами можно пренебречь, но далеко не всегда. Особенно в районе единичного петлевого усиления.

Упрощённый метод измерений, который до сих пор используется при проведении измерений "в железе" описан в http://hpmemoryproject.org/an/pdf/an_59.pdf
Для измерений используется нетворк аналайзер и инжектор, не разрывающий петлю.

---------- Сообщение добавлено 12:38 ---------- Предыдущее сообщение было 12:21 ----------

Критерии Найквиста

Точнее, если говорить о критерии Найквиста, то в том виде в котором он сформулирован в ваших первоисточниках - он просто частный случай.
Но Ваши эквивалентные схемы не измеряют даже "open loop gain". Open loop gain должен учитывать деление в делителе ОС, иначе это не возможно использовать для оценки устойчивости.

[ntechmen]

Петлевое усиление надо мерить при замкнутой петле а не при разомкнутой

Но Ваши эквивалентные схемы не измеряют даже "open loop gain".

хм... ну покажите на примере, как надо, как правильно по вашему.

Точнее, если говорить о критерии Найквиста, то в том виде в котором он сформулирован в ваших первоисточниках - он просто частный случай.

поделитесь методом оценки устойчивости усилителей.

[begemot61]

Посмотрите как это делает Коля.
Кстати, все эти методы применимы только к линейным системам. Реальная система может оказаться неустойчивой даже при выполнении этих критериев.
Потому что при подаче питания или перегрузке АФЧХ будет меняться.

[Nick]

Критерии Найквиста применимы только для ЛАФЧХ разомкнутой системы и не надо путать с петлевым.

Т.е. я правильно понимаю, по вашему для устойчивости нужно смотреть не петлевое усилиние, а ЛАФЧХ разомкнутой системы, т.е. без цепей ОС, как у вас на рисунке Open Loop Gain (https://forum.vegalab.ru/attachment....5&d=1583689078) ? И тогда получается от цепей ОС устойчивость вообще не зависит?

[Hennady]

Кстати, все эти методы применимы только к линейным системам. Реальная система может оказаться неустойчивой даже при выполнении этих критериев.

об этом почему то в принципе забывают...

И тогда получается от цепей ОС устойчивость вообще не зависит?

зависит и еще как ....

[ntechmen]

И в чем конкретно я ошибаюсь?

Вот теже 10ом и 1ом+1мкф для схемы с заходом за 180градусов.

В том что в переведенной тобой схеме, фаза на ЛАФЧХ никогда не уходит за 180 при разомкнутой общей обратной связи.
Это обеспечивается за счет C6R15 (коррекция на опережение "включения емкости Миллера" так на зываеммая) в твоей схеме. Эта цепочка создает доминирующий полюс в п.ф., и определяет переходную характеристику (апериодическое звено первого порядка ) .

Если ее исключить то п.ф. и переходную характеристику, будут определять С1С2С4R6R5, что я и показал на второй симуляции, там да фаза убежала за 180 и вернулась до 180 на частоте среза, при этом критерии устойчивости были соблюдены, и схема осталась устойчива и без C6R15.

[Nick]

В том что в переведенной тобой схеме, фаза на ЛАФЧХ никогда не уходит за 180 при разомкнутой общей обратной связи.
Это обеспечивается за счет C6R15 (коррекция на опережение "включения емкости Миллера" так на зываеммая) в твоей схеме.

C6R15 - это часть делителя ОС, он же вообще ЛАФЧХ разомкнутой системы (Open Loop) не влияет. Или по твоему только R12R9R10 это цепи ОС, а C6R15 нет?

[ntechmen]

Т.е. я правильно понимаю, по вашему для устойчивости нужно смотреть не петлевое усилиние, а ЛАФЧХ разомкнутой системы, т.е. без цепей ОС, как у вас на рисунке Open Loop Gain (https://forum.vegalab.ru/attachment.p...5&d=1583689078) ? И тогда получается от цепей ОС устойчивость вообще не зависит?

Нет не правильно понимаете.
Схемы переведены только для справки, что мы меряем, и пути прохождения сигнала, чтобы внести ясность.

Поскольку для коррекции АФЧХ усилителя применяются частотно зависимые местные отрицательные обратные связи их исключать при анализе КУ -Open Loop Gain нельзя! (разрывается общая отрицательная обратная связь, местные остаются!)

Вот вы не можете понять, все это в рамках метода оценки устойчивости по критериям Найквиста для ЛАФЧХ при разомкнутой общей обратной связи. Был бы простой метод оценки устойчивости для усилителя по петлевому, мерили бы петлевое!

---------- Сообщение добавлено 02:42 ---------- Предыдущее сообщение было 02:41 ----------

C6R15 - это часть делителя ОС, он же вообще ЛАФЧХ разомкнутой системы (Open Loop) не влияет.

Поскольку для коррекции АФЧХ усилителя применяются частотно зависимые местные отрицательные обратные связи их исключать при анализе КУ -Open Loop Gain нельзя!

[Nick]

Ну я специльно для вас убрал C6R15. Как теперь, заход есть? А устойчивость?
Вложение 366324

[ntechmen]

об этом почему то в принципе забывают...

зависит и еще как ....

Бывает, вот хороший пример:

Вложение 366326

У кого какие идеи? почему?

[Nick]

Поскольку для коррекции АФЧХ усилителя применяются частотно зависимые местные отрицательные обратные связи их исключать при анализе КУ -Open Loop Gain нельзя!

Т.е. C6R15 это местная обратная связь? А почему не часть частотозависимого делителя общей ОС?

[Александр Котов]

Усилитель Линна изобретаете?

[ntechmen]

Т.е. C6R15 это местная обратная связь?

Нет и, что? это элемент частотно зависимый ОС который входит в цепь общей ОС ,и непосредственно влияет на устойчивость. Эту цепочку "нужно" вынести и не отключать при анализе.
Фактически нужно отключить только резистивный делитель на "переменке", в данной схеме.

---------- Сообщение добавлено 03:02 ---------- Предыдущее сообщение было 03:02 ----------

Усилитель Линна изобретаете?

Cовершенствуем )

[Nick]

Фактически нужно отключить только резистивный делитель на "переменке", в данной схеме.

Да там для анализа вообще ничего не нужно отключать, посмотрите как все остальные это делают. Но всё таки интересно спорсить почему резитивный нужно, а ёмкостной нет?

[ntechmen]

Усилитель Линна изобретаете?

Cовершенствуем )

Но всё таки интересно спорсить почему резитивный нужно, а ёмкостной нет?

Да все просто, потому что резистивный (общей о.с.) задает коэф.усиления усилителя во всем спектре частот в плоть до частоты среза, а частотно зависимые цепи в местных или в общих цепях ОС вводятся с целью получения определенной АФЧХ, которая обеспечит необходимую устойчивость. Разрыв по переменке резистивного делителя(путем введения к примеру интегратора с большим временем интегрирования в цепь резистивного делителя) позволяет получить Open Loop Gain, но с учетом влияния цепей коррекции, дальше в ход в ступают критерий устойчивости Найквиста.

---------- Сообщение добавлено 03:34 ---------- Предыдущее сообщение было 03:28 ----------

Да там для анализа вообще ничего не нужно отключать

Мы так получем Close Loop gain, и в этом случае критерий устойчивости Найквиста будет работать.
Но неудобно пользоваться этой методикой, т.к. в этом случае "видно" можно определить только доминирующий полюс п.ф. по частое среза и наклону асимптоты АЧХ.

[Ясен Пень]

Критерии Найквиста применимы только для ЛАФЧХ разомкнутой системы и не надо путать с петлевым.
ЛАФЧХ по петле обратной связи, это уже другое, пути прохождения сигнала разные (см схему), соответственно передаточные функции тоже разные.
(передаточнаяфункция замкнутой САУ относительно управляемой величины по задающему воздействию и передаточные функции САУ относительно сигнала рассогласования -ошибки)

Во вложении - краткий курс теории устойчивости САУ в виде презентации в формате pdf. Не стесняйтесь, почитайте...

На слайдах 1-2 даются определения передаточных функций, включая определение "передаточной функции разомкнутой системы". Оно тождественно равно тому, что здесь ваши оппоненты, включая меня, называют "петлевое усиление" (Wрц=W1*W2*Wос). Тут же даются определения ПФ, которые упоминаете вы.

На слайде 16 начинается рассказ о критерии устойчивости Найквиста. Обратите внимание, что при этом анализируется именно передаточная функция разомкнутой системы Wрц, а не какая-либо еще ПФ.

[bukvarev]

Задался условиями: двухполюсная коррекция, частота единичного усиления - 10 МГц, минимальный заход за 180.
Чисто ради эксперимента попробовал обойтись без ППК и цепи по опережению, и поиграться высокоомной и низкоомной точками ввода локальных ООС.
Взял за основу модель Павла из первого поста. В LTspice получилось так:



С4 R12 С5 - дополнительная ПОС. R12 - глубина, C4 - ВЧ коррекция.
Цепь по опережению параллельно R10 можно добавить по желанию.

Из-за местной ООС весь ресурс усиления в явном виде не виден.
Поэтому приаттачил еще и схему с разорванной местной ООС, и ее усиление:


Из графика получается, что глубина местной ООС на 100 кГц ~ 15 дБ, на 1 МГц ~ 20 дБ.

ЗЫ. Занялся чисто ради интереса попробовать сделать что-нибудь в LTspice, практической ценности не представляет.
Как получить в этой модели меандр, я не знаю, в LTspice никогда ничего не делал Но судя по ЛАЧХ, должно более-менее работать.

[hydr]

об этом почему то в принципе забывают...

Offтопик:
Скорее просто не знают. Это не удивительно, сегодня по нелинейным САУ в лучшем случае семестр да и то далеко не везде.
Для того, что бы понимать как обойти решение нелинейных диффур нужно знать теорию множеств - нечеткие множества.
Много сегодня вузов преподают эти дисциплины?
КМК вопрос устойчивости, с точки зрения итогового результата, с учетом наличия современных инструментов упрощающих синтез корректирующих цепей,
баловство. Куда как интересней - точность нелинейных динамических систем.

С уважением hydr.

[BesPav]

Задался условиями: двухполюсная коррекция, частота единичного усиления - 10 МГц, минимальный заход за 180.

Принято!

Занялся чисто ради интереса попробовать сделать что-нибудь в LTspice, практической ценности не представляет.
Как получить в этой модели меандр, я не знаю, в LTspice никогда ничего не делал

Сейчас добавлю модель в режиме "переходной процесс".
UPD1 добавлено в шапке.
UPD2 может и для Microcap учебные файлики сделать?

Это не удивительно, сегодня по нелинейным САУ в лучшем случае семестр да и то далеко не везде.
...
Много сегодня вузов преподают эти дисциплины?

Вот в том числе поэтому как раз и создана настоящая тема.