Was ist eine Verstärkung im offenen Regelkreis?

Die Verstärkung in einem offenen Regelkreis eines Verstärkers ist die Verstärkung, die man erhält, wenn in der Schaltung keine globale Rückkopplung verwendet wird. Der Anstieg des offenen Regelkreises kann bei manchen Verstärkern extrem hoch sein. Ein idealer Operationsverstärker hat eine unendliche Verstärkung im offenen Regelkreis. Typischerweise kann ein Operationsverstärker eine maximale Verstärkung im offenen Regelkreis von etwa 10 ^ {5} haben. Der sehr hohe Anstieg der Operationsverstärkerschleife ermöglicht die Anwendung eines breiten Spektrums an Reaktionsstufen, um die gewünschte Leistung zu erzielen.

In der Theorie elektronischer Systeme und Steuerung ist die Schleifenverstärkung die Summe der Verstärkung, ausgedrückt als Verhältnis oder in Dezibel, um eine Rückkopplungsschleife. Rückkopplungsschleifen werden häufig in der Elektronik von Verstärkern und Oszillatoren sowie allgemein sowohl in der elektronischen Steuerelektronik als auch in elektronischen Steuersystemen zur Steuerung industrieller Anlagen und Geräte eingesetzt. Das Konzept wird auch in der Biologie verwendet.

In einer Rückkopplungsschleife wird die Ausgabe eines Geräts, Prozesses oder einer Anlage abgetastet und angewendet, um die Eingabe zu ändern und die Ausgabe besser zu steuern. Die Schleifenverstärkung bestimmt zusammen mit dem damit verbundenen Konzept der Schleifenphasenänderung das Verhalten des Geräts und insbesondere, ob der Ausgang stabil oder instabil ist, was zu Schwingungen führen kann. Die Bedeutung der Schleifenverstärkung als Parameter zur Charakterisierung elektronischer Rückkopplungsverstärker wurde erstmals 1921 von Heinrich Barkhausen erkannt und in den 1930er Jahren von Hendrik Wade Bode und Harry Nyquist in den Bell Labs weiterentwickelt.

Das Eingangssignal wird im offenen und verstärkten Regelkreis an den Verstärkungsverstärker A angelegt. Der Ausgang des Verstärkers wird an ein Verstärkungsnetzwerk von β angelegt und ist vom Eingang zum Verstärker niedrig. Die Schleifenverstärkung wird berechnet, indem man sich vorstellt, dass die Rückkopplungsschleife an einem bestimmten Punkt unterbrochen ist, und die Nettoverstärkung berechnet, wenn ein Signal angelegt wird. Die Schleifenverstärkung ist das Produkt aus Verstärkerverstärkungen und Rückkopplungsnetzwerk, -Ab. Das Minuszeichen ist darauf zurückzuführen, dass das Rückkopplungssignal aus dem Eingang gezogen wird.

Die A- und b-Verstärkungen und damit die Schleifenverstärkung variieren im Allgemeinen mit der Eingangssignalfrequenz und werden üblicherweise als Roaming-Winkel ω im Bogenmaß pro Sekunde ausgedrückt. Es wird oft als Diagramm mit der horizontalen Achse ω und der Verstärkung der vertikalen Achse angezeigt. Bei Verstärkern ist die Schleifenverstärkung die Differenz zwischen der Verstärkungskurve im offenen Regelkreis und der Verstärkungskurve im Regelkreis (eigentlich Kurve 1/b) auf einer dB-Skala.

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