Kolejny nieudany wzmacniacz różnicowy

To jest obwód, który stworzyłem - zaprojektowałem, obliczyłem, zbudowałem:

schematyczny

^{symulacja tego obwodu - Schemat utworzony przy użyciu CircuitLab}

Prąd kolektora Q1 i Q2 wynosił 5 mA, a Q3 1 mA. Fala sinusoidalna na wejściu miała 1Vpp przy 1kHz. Negatywne sprzężenie zwrotne powinno działać, ponieważ istnieje przesunięcie o 360 stopni między danymi wejściowymi u podstawy Q1 i podstawy Q2. Rf2 najpierw ustalono na 10k, a następnie zastąpiono go potencjometrem.

Ten obwód nie działał zgodnie z oczekiwaniami. Spodziewałem się, że jeśli jakieś zniekształcenie wystąpi wewnątrz fali sinusoidalnej, zostanie to skorygowane przez ujemne sprzężenie zwrotne lub / i różnicową parę tranzystorów, a skorygowana ilość zniekształceń będzie kontrolowana za pomocą Rf2 (mniej wzmocnienia - mniej zniekształceń).

Zniekształciłem to, dodając kolejną falę sinusoidalną (1 Vpp, 3 kHz) do podstawy Q3. Rzeczywistych wyników nie można porównać do pożądanych, ponieważ nie są nawet zbliżone do pożądanych.

W rezultacie wyjście na kolektorze Q3 zostało zniekształcone w taki sam sposób, jak sygnał u podstawy Q3 - czy powinien być czysty sinus na kolektorze Q3? Ale potem zasygnalizowałem sygnał na kolektorze Q2 i tylko tam była fala sinusoidalna, której spodziewałem się na wyjściu wzmacniacza (pod warunkiem, że podstawa Q2 była zwarta do C1, w przeciwnym razie z obrotem potencjometru Rf2, sygnał szybko zbliżyłby się do zniekształconego).

Fala sinusoidalna na kolektorze Q2 w porównaniu do zniekształconego sygnału u podstawy Q3 (nie w tej samej skali napięcia).

Myślę, że wciąż jest trochę luki w moim rozumieniu wzmacniacza różnicowego, ponieważ walczę z tym przez jakiś czas i nie stworzyłem żadnego przydatnego obwodu, w tym diff. amp.

diff-amp distortion negative-feedback

— Keno
źródło

Jak „dodałeś” falę sinusoidalną do podstawy Q3?

— τεκ

@ τεκ Z innym kanałem generatora funkcji przez kondensator

— Keno

@Keno Naprawdę jesteś blisko. Po prostu nie wziąłeś pod uwagę nadania mu „pokoju”, aby NFB działał poprawnie w DC. Tak więc dodatkowy prąd zmienny też po prostu nie działa. Jestem poważnie cieszę się, że jesteś oddanie rzeczy razem i testując swoje myślenie !!

— jonk

Aby zredukować zniekształcenia harmoniczne, wzmocnienie musi być znacznie większe niż wzmocnienie w pętli zamkniętej. Twoje zyski w otwartej pętli Rc / Re są tutaj zbyt niskie, więc twój ujemny współczynnik sprzężenia zwrotnego Rf2 / Rf1 jest również niski.

— Tony Stewart Sunnyskyguy EE75

@Keno Jestem bardzo podekscytowany, widząc ostatnie dwa posty. Każdy dzieli pracę na logiczne części! Miły. (Wydaje mi się, że jest to postęp w twoim życiu.) I nie, nie będzie łatwo uzyskać prawidłowe wszystkie szczegóły. Jest wiele szczegółów. Ale wiele się nauczysz z tego procesu. Założę się, że wkrótce nauczysz mnie kilku rzeczy! Tak trzymać.

— jonk

Odpowiedzi:

Przepraszamy za błędną analizę obwodu - w rzeczywistości masz dużo wzmocnienia w pętli otwartej - około 100.

schematyczny

^{symulacja tego obwodu - Schemat utworzony przy użyciu CircuitLab}

(patrz dyskusja poniżej)

Mały opór sygnału patrząc od podstaw Q1 Q2 jest bardzo różny. Zrobiłem mały Q2, dodając kondensator z wyjścia do Vn. Używam 10 kHz jako źródła „zniekształceń”, ponieważ łatwiej jest zobaczyć wigglie.

Tutaj jest bez tego kondensatora

— τεκ
źródło

Pójdę i sprawdzę, czy twoje poprawki mają znaczenie, ale nie powinno to stanowić problemu, ponieważ zaprojektowałem obwód tak, aby prąd bazowy przez Rb i Rf1 wynosił około 16 uA i spadek napięcia 2V na nim. Zarówno w pierwszym, jak i drugim kwartale współczynnik beta wynosi ok. 300, więc rezystor 120k dla obu baz jest w porządku, nie sądzisz?

— Keno

Nie, dodanie rezystorów podstawowych jeszcze bardziej pogorszy sytuację.

— Keno

Te rezystory 120k są jednak w różnych pozycjach - Rf1 jest szeregowo z podstawą, a Rb równolegle. W ramach eksperymentu spróbuj wyzerować Rf1.

— τεκ

lub umieszczenie na nim kondensatora 1uF

— τεκ

Nie, to niczego nie poprawia. Problem nie występuje w prądach bazowych, ponieważ spadki napięcia na obu Rc różnią się tylko dla 0,5 V.

— Keno

Twój zysk z diffpair wyniesie Rcollector / (2 * reac) = Rcollector * gm / 2

Zatem wzmocnienie dyferencjału wynosi 1500 omów / (2 * 5 omów) = 1500/10 = 150x.

Twój stopień wyjściowy Q3 ma zysk około 3dB lub 1,4.

Całkowity zysk w przód wynosi prawie 200.

Aby zobaczyć zniekształcenie, podłącz C1 do podstawy Q2 i pozwól, aby dolny koniec po prostu unosił się. Lub odłącz Rf2, aby uniknąć śmieci linii energetycznej, które mogłyby w innym przypadku wychwycić ze złącza pojemnościowego do okablowania zasilania w laboratorium lub świetlówek.

Zobaczysz ogromne zniekształcenia, ponieważ diffpair całkowicie się przełącza, jeśli twój sygnał wejściowy jest większy niż 100 miliwoltów lub tak, a twoja częstotliwość jest wyższa niż F3dB twojego 1uF i 120 kiloomów (około 1Hz)

W rzeczywistości, biorąc pod uwagę, że JEST to pętla sprzężenia zwrotnego, czy C1 + Rf1 dokładnie definiują róg HighPass twojego obwodu?

Będziesz miał znaczny efekt Millera; pojemność wejściowa każdego z tranzystorów diffpair będzie wynosić (1 + 150x) * Cob lub ok. 1500 picoFarads.

— analogsystemsrf
źródło

Efekt Millera pojawia się później - po tym, jak w pełni rozumiem, jak zaprojektować ten obwód tak, aby był jak najbardziej zbliżony do oczekiwanego zachowania opisanego wcześniej w moim pytaniu.

— Keno

Pomiędzy efektem Millera ustawiającym górny róg pasma przepustowego (działający z Rsource w LPF), a kondensatorem sprzężenia zwrotnego C1 ustawiającym dolny róg pasma przepustowego, w HPF może występować niewielki lub żaden „pasmo”, w którym wzmocnienie wydaje się płaskie.

— analogsystemsrf