基于自适应反馈的复合放大器0液压弯管机

基于自适应反馈的复合放大器

基于自适应反馈的复合放大器 2011年12月10日 来源： 1　引　　言　　长期以来前置放大器的设计都依赖于反馈控制理论。然而，在精密电气测量等许多场合，基于反馈理论的前置放大器常常不能满足要求，特别是被测信号频率或谐波频率覆盖较宽的范围时，放大器的误差平坦度不理想。本文的目的旨在尝试用模型参考自适应控制理论设计前置放大器，进而在理论上研究自适应反馈复合放大器的各种特性及不同的反馈形式与电路实现方法，从而获得新一类高准确度前置放大器。2　自适应反馈前置放大器结构及性能分析图1　信号调节模型参考自适应控制图2　自适应反馈复合放大器框图　　在自适应控制系统中，模型参考自适应较适于处理时间连续信号。当采用信号调节时，模型参考自适应控制如图1所示［1］。图中，若取参考模型输入为Vin，其传递函数为1；取控制器输出为Vout，则得到自适应反馈复合放大器框图如图2所示。图2中A为集成运算放大器，与反馈系统F′构成内反馈回路，这一反馈回路与普通反馈放大器相同。K为另一集成运算放大器，与F反馈构成外环反馈回路，即自适应调整回路。若用M表示A与F′构成的普通反馈回路的传递函数，取，则有［2］(1)其中　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(2a)(2b)上式中ADC为集成运放A的直流增益；MDC为直流闭环增益；f′0为运放A增益带宽积f0ADC与MDC之比(f0ADC/MDC)，称为闭环转折频率；Δ为闭环放大器误差。采用M表示内反馈环的传递函数后，图2中输入Vin与输出Vout之间的关系为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 (3)由式(1)和式(3)可求得　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(4)式中　Δ——普通反馈前置放大器误差项；自适应反馈复合放大器的误差项。这说明自适应反馈复合前置放大器的相量误差大为减小。　　为了定量分析自适应反馈复合放大器的误差，将式(4)代入式(3)后整理得(5)当频率f=0时，K取其直流增益K0，则式(5)简化为　　　　　　　　　　　　　　　　　(6)对比式(2)与式(6)可知自适应反馈复合前置放大器在直流放大时增益引起的误差减小了K0倍，因而准确度极大提高。这一特性对研究高准确度前置放大器极有价值。　　在交流放大时，设K环节集成运放具有单极点形式［3］　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 (7)式中　fK为集成运放K的转折频率，K0为直流增益。将式(7)代入式(5)，并注意到MDC*F≈1，可得　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(8)此式是自适应反馈复合前置放大器传递函数的基本关系式。由式(8)可求得自适应反馈复合前置放大器的幅频函数与相频函数分别为　　　　　　　　　　　　　　(9)(10)式(10)、(9)中(1+K0)fK为集成运放K的增益带宽积，f0′为M环节集成运放闭环转折频率。当信号频率f满足ff′0且f(1+K0)fK时，式(9)、(10)中的近似号成立。由式(9)、(10)可求出自适应复合放大器的幅频误差与相频误差分别为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 (11)(12)式中　fmin＝min｛(1+K0)fK,f0′｝为最小转折频率。与参考文献4中普通反馈放大器的误差研究结论对比可知自适应反馈复合放大器的幅频误差与普通反馈放大器相比略有减小，相频误差和相量误差则大为减小。　　对于图2中失调量VOS1与VOS2的影响

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