Другой сбойный дифференциальный усилитель

Это схема, которую я сделал - спроектировал, рассчитал, построил:

схематический

^{смоделировать эту схему - схема, созданная с использованием CircuitLab}

Ток коллектора Q1 и Q2 составлял 5 мА, а Q3 - 1 мА. Синусоида на входе имела 1 Вpp при 1 кГц. Отрицательная обратная связь должна работать, так как между входом на базе Q1 и базой Q2 есть сдвиг на 360 градусов. Сначала было решено, что Rf2 будет 10k, затем он был заменен потенциометром.

Эта схема не работает, как я ожидал. Я ожидал, что если какое-то искажение произойдет внутри синусоидальной волны, то оно будет исправлено отрицательной обратной связью или парой дифференциальных транзисторов, а величина исправляемого искажения будет контролироваться с помощью Rf2 (меньше усиления - меньше искажения).

Я сделал искажение, добавив еще одну синусоидальную волну (1Vpp, 3kHz) к базе Q3. Фактические результаты нельзя сравнивать с желаемыми, поскольку они даже не были близки к желаемым.

В результате выходной сигнал на коллекторе Q3 был искажен так же, как и сигнал на базе Q3 - должен ли быть чистый синус на коллекторе Q3? Но затем я ограничил сигнал на коллекторе Q2, и на выходе усилителя я ожидал получить только синусоидальную волну (при условии, что база Q2 была закорочена на C1, в противном случае при вращении потенциометра Rf2 сигнал быстро приблизится к искаженному).

Синусоида на коллекторе Q2 в сравнении с искаженным сигналом на базе Q3 (не на той же шкале напряжения).

Я думаю, что в моем понимании дифференциального усилителя все еще есть небольшой пробел, потому что я борюсь с этим некоторое время, и я не сделал ни одной полезной схемы, включая diff. усилитель.

diff-amp distortion negative-feedback

— Кено
источник

Как вы «добавили» синусоидальную волну в базу Q3?

— τεκ

@ τεκ С другим каналом моего генератора функций через конденсатор

— Кено,

@ Кено Ты действительно близко. Вы просто не учли предоставить ему «комнату» для того, чтобы NFB правильно работал на DC. Таким образом, добавленный AC просто не может работать, либо. Я серьезно рад видеть, что вы собираете вещи вместе и проверяете свое мышление !!

— Джон

Чтобы уменьшить гармонические искажения, должно быть намного больше усиления разомкнутого контура, чем усиления замкнутого контура. Ваше усиление Rc / Re в разомкнутом контуре здесь слишком низкое, так что ваше отрицательное отношение обратной связи Rf2 / Rf1 также низкое.

— Тони Стюарт Sunnyskyguy EE75

@Keno Я очень рад видеть последние два сообщения, все же. Каждый разбивает предстоящую работу на логические части! Приятно. (Я думаю, что это прогресс, который я видел в вас.) И нет, будет непросто сделать все правильно. Здесь много деталей. Но вы многому научитесь из этого процесса. Могу поспорить, вы скоро научите меня нескольким вещам! Держись! Не сдавайся.

— Джон

Ответы:

Извините за неправильный анализ схемы - у вас на самом деле много усиления разомкнутой цепи - около 100.

схематический

^{смоделировать эту схему - схема, созданная с использованием CircuitLab}

(см. обсуждение ниже)

Слабое сопротивление сигнала, если смотреть на основания Q1 Q2, сильно отличается. Я сделал Q2 маленьким, добавив конденсатор с выхода на Vn. Я использую 10 кГц в качестве источника "искажения", так как вигли легче увидеть.

Вот это без этого конденсатора

— τεκ
источник

Я пойду и проверю, имеют ли ваши поправки какое-либо значение, но это не должно быть проблемой, так как я спроектировал схему так, чтобы базовый ток через Rb и Rf1 составлял примерно 16 мкА и 2В, падающие по ней. И Q1, и Q2 имеют бета-версию ок. 300, так что резистор 120 кОм для обеих баз - это как раз правильно, не правда ли?

— Кено

Нет, добавление базовых резисторов еще больше ухудшает ситуацию.

— Кено,

Эти 120 кОм резисторы находятся в разных положениях - Rf1 последовательно с основанием, а Rb параллельно. В качестве эксперимента попробуйте сделать Rf1 нулевым.

— τεκ

или положить конденсатор 1 мкФ через него

— τεκ

Нет, это ничего не улучшает. Проблема не в базовых кюретах, так как падения напряжения на обоих Rc отличаются только на 0,5 В.

— Кено,

Ваш коэффициент усиления будет Rcollector / (2 * реакция) = Rcollector * г / 2

Таким образом, коэффициент усиления разности пар составляет 1500 Ом / (2 * 5 Ом) = 1500/10 = 150x.

Ваш выходной каскад Q3 имеет усиление около 3 дБ, или 1,4.

Общий прирост форварда составляет почти 200.

Чтобы увидеть искажение, прикрепите C1 к основанию Q2, и пусть нижний конец просто плавает. Или отсоедините Rf2, чтобы избежать любого мусора в линии электропередачи, который он мог бы получить от емкостной связи к силовой проводке вашей лаборатории или от флуоресцентных ламп.

Вы увидите сильное искажение, потому что диффузная пара полностью переключается, если ваш входной сигнал превышает 100 милливольт или около того, и если ваша частота выше, чем F3dB ваших 1 мкФ и 120 кОм (приблизительно 1 Гц)

На самом деле, учитывая это IS петля обратной связи, делает C1 + Rf1 точно определить HighPass угол вашей схемы?

У вас будет существенный эффект Миллера; входная емкость каждого из транзисторов diffpair будет (1 + 150x) * Cob или прибл. 1,500picoFarads.

— analogsystemsrf
источник

Эффект Миллера наступает позже - после того, как я полностью понимаю, как спроектировать эту схему так, чтобы она была максимально приближена к ожидаемому поведению, которое я описал ранее в своем вопросе.

— Кено,

Между эффектом Миллера, устанавливающим верхний угол полосы пропускания (действуя с помощью Rsource в LPF), и конденсатором обратной связи C1, задающим нижний угол полосы пропускания, в HPF, у вас может быть небольшая полоса пропускания или ее отсутствие, когда усиление кажется плоским.

— analogsystemsrf