Penguat Diferensial Gagal Lain

Ini adalah sirkuit yang saya buat - rancang, hitung, bangun:

skema

^{mensimulasikan rangkaian ini - Skema dibuat menggunakan CircuitLab}

Arus kolektor Q1 dan Q2 adalah 5mA, sedangkan Q3 adalah 1mA. Gelombang sinus pada input memiliki 1Vpp pada 1kHz. Umpan balik negatif harus bekerja karena ada perubahan 360 derajat antara input di pangkalan Q1 dan pangkalan Q2. Rf2 pertama-tama diputuskan 10k, kemudian diganti dengan potensiometer.

Sirkuit ini tidak berfungsi seperti yang saya harapkan. Saya berharap bahwa jika beberapa distorsi akan terjadi di dalam gelombang sinus maka akan dikoreksi oleh umpan balik negatif atau / dan pasangan transistor diferensial, dan jumlah distorsi yang dikoreksi akan dikontrol dengan Rf2 (kurang gain - distorsi kurang).

Saya membuat distorsi dengan menambahkan gelombang sinus lain (1Vpp, 3kHz) ke dasar Q3. Hasil aktual tidak dapat dibandingkan dengan yang diinginkan karena mereka bahkan tidak dekat dengan yang diinginkan.

Akibatnya, output pada kolektor Q3 terdistorsi dengan cara yang sama seperti sinyal pada dasar Q3 - haruskah ada sinus murni pada kolektor Q3? Tapi kemudian saya mencari sinyal pada pengumpul Q2 dan hanya ada gelombang sinus yang saya harapkan berada pada keluaran penguat (di bawah kondisi, basis Q2 disingkat menjadi C1, sebaliknya dengan memutar potensiometer Rf2, sinyal akan dengan cepat mendekati yang terdistorsi).

Gelombang sinus pada kolektor Q2 versus sinyal terdistorsi di dasar Q3 (bukan pada skala tegangan yang sama).

Saya berpikir bahwa masih ada sedikit celah dalam pemahaman saya tentang penguat diferensial karena saya berjuang dengan ini untuk sementara waktu dan saya belum membuat satu rangkaian yang berguna termasuk diff. amp.

diff-amp distortion negative-feedback Keno
sumber

Bagaimana Anda "menambahkan" gelombang sinus ke dasar Q3?

τεκ

@ τεκ Dengan saluran lain dari generator fungsi saya melalui kapasitor

Keno

@ Koeno Anda cukup dekat, sungguh. Anda hanya tidak memperhitungkan memberikannya "ruang" agar NFB bekerja dengan benar di DC. Jadi AC tambahan tidak bisa berfungsi. Saya benar - benar senang melihat Anda menyatukan dan menguji pemikiran Anda !!

Jonk

Untuk mengurangi distorsi harmonik, harus ada gain loop terbuka lebih banyak daripada gain loop tertutup. Keuntungan loop terbuka Rc / Re Anda terlalu rendah di sini, jadi rasio umpan balik negatif Anda dari Rf2 / Rf1 juga rendah.

Tony Stewart Sunnyskyguy EE75

@Keno Saya sangat senang melihat dua posting terakhir, meskipun. Masing-masing memecah pekerjaan di depan menjadi bagian-bagian yang logis! Bagus. (Itu adalah kemajuan yang saya pikir telah saya lihat dalam diri Anda.) Dan tidak, itu tidak akan mudah untuk mendapatkan semua detail dengan benar. Ada banyak detail. Tetapi Anda akan belajar banyak dari prosesnya. Saya yakin Anda akan mengajari saya beberapa hal, segera! Tetaplah begitu.

Jonk

Jawaban:

Maaf untuk memotong sirkuit - Anda sebenarnya memiliki banyak gain loop terbuka - sekitar 100.

skema

^{mensimulasikan rangkaian ini - Skema dibuat menggunakan CircuitLab}

(lihat diskusi di bawah)

Resistansi sinyal kecil yang terlihat dari pangkalan Q1 Q2 sangat berbeda. Saya telah membuat Q2 kecil dengan menambahkan kapasitor dari output ke Vn. Saya menggunakan 10kHz sebagai sumber "distorsi" karena lebih mudah untuk melihat wigglies.

Ini dia tanpa kapasitor itu

τεκ
sumber

Saya akan pergi dan memeriksa apakah koreksi Anda membuat perbedaan tetapi ini seharusnya tidak menjadi masalah karena saya merancang rangkaian sehingga seharusnya mendasarkan arus melalui Rb dan Rf1 sekitar 16 uA dan 2V jatuh di atasnya. Baik Q1 dan Q2 memiliki beta kira-kira. 300, jadi 120k resistor untuk kedua pangkalan itu benar, bukan begitu?

Keno

Tidak, penambahan basis resistor Anda membuat segalanya lebih buruk ..

Keno

Mereka 120k resistor berada di posisi yang berbeda - Rf1 adalah seri dengan basis sementara Rb secara paralel. Sebagai percobaan coba buat Rf1 nol.

τεκ

atau meletakkan kapasitor 1uF di atasnya

τεκ

Tidak, itu tidak memperbaiki apa pun. Masalahnya bukan pada kurva dasar karena tegangan turun di kedua Rc hanya berbeda untuk 0,5 V.

Keno

Keuntungan diffpair Anda adalah Rcollector / (2 * reac) = Rcollector * gm / 2

Jadi, keuntungan diffpair adalah 1.500 ohm / (2 * 5 ohm) = 1.500 / 10 = 150x.

Tingkat output Q3 Anda memiliki tentang gain 3dB, atau 1,4.

Total keuntungan ke depan hampir 200.

Untuk melihat distorsi, pasang C1 ke dasar Q2, dan biarkan ujung bawah mengapung. Atau putuskan sambungan Rf2 untuk menghindari sampah saluran listrik yang mungkin diambil dari kopling kapasitif ke kabel listrik laboratorium Anda, atau lampu neon.

Anda akan melihat distorsi besar-besaran, karena diffpair sepenuhnya beralih, jika sinyal input Anda lebih besar dari 100 milivolt, dan jika frekuensi Anda lebih cepat daripada F3dB dari 1uF dan 120Kohms Anda (sekitar 1Hz)

Bahkan, mengingat ini adalah umpan balik, apakah C1 + Rf1 persis mendefinisikan sudut HighPass dari sirkuit Anda?

Anda akan memiliki Efek Miller substansial; kapasitansi input dari masing-masing transistor diffpair adalah (1 + 150x) * Cob atau kira-kira. 1,500 picoFarad.

analogsystemsrf
sumber

Efek Miller muncul kemudian - setelah saya sepenuhnya memahami bagaimana merancang rangkaian ini sedekat mungkin dengan perilaku yang diharapkan yang saya jelaskan sebelumnya dalam pertanyaan saya.

Keno

Antara Efek Miller mengatur sudut passband atas (bertindak dengan Rsource dalam LPF), dan kapasitor umpan balik C1 mengatur sudut passband yang lebih rendah, dalam HPF, Anda mungkin memiliki sedikit atau tidak ada "passband" di mana keuntungan tampak datar.

analogsystemsrf