前饋原理消除了波形失真

作者 : John Dunn,EDN專欄作者

在較早的文章中,筆者針對某些開關模式電源中使用的控制功能討論了「前饋(feed forward)」一詞,但是,該術語也具有其他含義。現在,本文將研究一種放大器設計原理,也稱為「前饋」,它可以幫助減少波形失真問題。

較早的文章中,筆者針對某些開關模式電源中使用的控制功能討論了「前饋(feed forward)」一詞,但是,該術語也具有其他含義。現在,本文將研究一種放大器設計原理,也稱為「前饋」,它可以幫助減少波形失真問題。

在圖1中,我們有一個放大器(黃色),可以接收輸入訊號並增強該訊號,但是在某種程度上存在缺陷,因為它會產生失真的輸出波形(紫色)。這樣的非理想放大器可能會促使某種功率限制,或者可能會在極高的頻率下工作,但是為了便於討論,本文將模仿產生失真的過程,並將真實世界的原因留給想像。

圖1 這張圖顯示一個有缺陷的放大器,此放大器產生失真的輸出波形,並進行前饋失真校正。

我們可以透過獲取失真的E2訊號,並利用黃色放大器的增益因子「 A」的倒數,將其依照比例縮小來減少失真影響,並對原始輸入進行訊號減法以得出E4。再將E4乘以相同的「 A」會得到E5,它包含E2的所有失真產物,但本身沒有預期的訊號。

E2-E5會消除失真產物留下E6(綠色),它是輸入訊號Ein的未失真和放大後的版本。無論黃色放大器產生何種失真,都可以自己摘錄出失真產物,然後將其饋送給輸出減法點,最後清除最終輸出處的失真。

為了進一步說明上述的概念,圖2中的示例是以完全相同的方式工作,但E2處的黃色放大器失真波形非常不同。

圖2 此示例具有不同的失真但校正方式相同。

上述波形來自某些GW-BASIC編程,但是失真消除原理也可以在SPICE中得到證明(圖3)。

圖3 在SPICE中演示失真消除原理。

使用圖3中的U1的放大器,在其反饋路徑中放置了兩個二極體和兩個額外的電阻,故意引起一些波形失真。通常,我們不會故意建立失真條件,為了這個演示,只好建立這樣的失真。然後,透過將U2配置為單位增益差分放大器,即可實現失真校正。

只是為了進一步說明這一點,如果我們以其他任意方式更改U1失真,則無論如何都會實現失真校正效果(圖4)。

圖4 此例的失真與圖3不同,但校正相同。

我們應注意,這種失真校正原理已經在前面進行了描述。在是德科技(Keysight)《前饋放大器(Feed Forward Amplifier)》的文章中,可以找到圖5。

圖5 獲得失真消除的另一種方法。

在這些頻率下,使用三個耦合器、一個求和網路,可調整增益和延遲線移相器來獲得失真消除。但是,失真消除原理與我們已經回顧過的原理相同。

很漂亮的東西,不是嗎?

(參考原文:Feed forward principle cancels waveform distortion,by John Dunn,EDN Taiwan Anthea Chuang編譯)

 

 

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