Schaltungstechnik

190 4 Linearverstärker
kopplungsnetzwerk zusätzlich die Phase der Schleifenverstärkung beeinflussen.
Eine Analyse der Schleifenverstärkung g = vudk ergibt:
eine Gegenkopplung liegt vor, wenn Uk „gegen“ U1 wirkt;
eine Mitkopplung liegt vor, wenn Uk „mit“ U1 wirkt.
Unter Zugrundelegung der Schleifenverstärkung g:
g = vudk = vud k expvud
+ k = g expg
;
erhält man die Schwingbedingung aus der Schleifenverstärkung. Das Rückkopplungssystem
wird instabil, wenn:
Uk U1 g 1;
g k vud 180 o
+ + 0 o 1.
(4.2-3)
2. = = ;
Ausgehend vom gegengekoppelten System mit einer Grundphasendrehung von
vud0 180 ist die Schwingbedingung erfüllt, wenn zusätzlich die Phasendrehung
beträgt. Gemäß Gl. 4.1-1 berücksichtigt vud nicht die
Grundphasendrehung bei Rückführung des Rückkopplungssignals an den (-) Eingang.
Das rückgekoppelte System wird instabil, wenn die Bedingungen und
erfüllt sind. Dies gilt für ein gegengekoppeltes System mit einer
Grundphasendrehung von . Allgemein lautet die Phasenbedingung
für Instabilität bei Rückführung des Rückkopplungssignals an den (+)
Eingang des Verstärkers. Eine Selbsterregung tritt bei der Frequenz (und nur bei
der Frequenz) auf, bei der die Schwingbedingung erfüllt ist. Zur Untersuchung der
Schwingbedingung wird eine Testschaltung (Bild 4.2-4) gewählt. Dazu ist die
Rückkopplungsschleife der Testschaltung an geeigneter Stelle aufzutrennen.
o
=
k + vud 180 o
=
g 1
k + vud 180 o
=
vud0 180 o
=
g 0 o
=
U k
U 1
Bild 4.2-4: Testschaltung zur Untersuchung der Schwingbedingung bei offener Schleife
Die Schleifenverstärkung wird bei aufgetrennter Rückkopplungsschleife untersucht.
Im Beispiel ist die Schleifenverstärkung U k /U 1 der Testschaltung im Frequenzbereich
bis ca. 300kHz betragsmäßig größer 1. Wie das Ergebnis des
Phasenverlaufs der Schleifenverstärkung zeigt, weist die Phase von g bei ca. 34kHz
einen Phasenwinkel von 0 o auf. Genau bei dieser Frequenz ist die Schwingbedingung
für das System erfüllt. Der Geradeausverstärker im Beispiel hat zwei Eckfre