موضوع مقاله: دوپاره‌سازی قطب | مخاطب: عمومی | لحن: دانشنامه‌ای | ساختار: عنوان، مقدمه، 3 بخش، جمع‌بندی | مقاله: | # دوپاره‌سازی قطب | مقدمه: دوپاره‌سازی قطب یا مجزاسازی قطب پدیده‌ای است که در برخی از اشکال جبران‌سازی فرکانس مورد استفاده در تقویت‌کننده‌های الکترونیکی بکار گرفته می‌شود. | ## بخش 1: دوپاره‌سازی قطب | هنگامی که یک خازن بین دو طرف ورودی و خروجی تقویت‌کننده با هدف جابجایی پایین‌ترین قطب در فرکانس (معمولا یک قطب ورودی) به فرکانس‌های پایین‌تر وارد می‌شود، دوپاره‌سازی قطب باعث می‌شود که قطب بعدی در فرکانس (معمولا یک قطب خروجی) به فرکانس بالاتر حرکت کند. توجه داشته باشید که تقویت‌کننده دارای هر دو امپدانس ورودی Ri و امپدانس خروجی Ro است. تقویت‌کننده شکل ۱ دارای یک قطب فرکانس پایین به دلیل مقاومت ورودی Ri و ظرفیت‌خازنی Ci اضافه شده با ثابت زمانی Ci (RA || Ri) است. حرکت رو به بالا قطب فرکانس-بالا به این دلیل رخ می‌دهد که خازن جبران‌سازی تقویت‌شدهٔ-میلری CC وابستگی فرکانس تقسیم‌کننده ولتاژ خروجی را تغییر می‌دهد. با عطف به هدف دوم، نشان دادن حرکت قطب بالاتر همچنان در فرکانس بالاتر، لازم است به سمت خروجی مدار نگاه کنید، که عامل دومی را به بهره کلی و وابستگی فرکانس اضافی کمک می‌کند. ولتاژ با بهره آپ‌امپ ایده‌آل در داخل تقویت‌کننده تعیین می‌شود که یک رول آف با فرکانس شروع از f1 را نشان می‌دهد که در آن که نشانه گذاری برای ثابت زمانی پایین‌ترین قطب را معرفی می‌کند. هدف اول، برای نشان دادن پایین‌ترین قطب از نظر فرکانس به سمت پایین، با استفاده از رویکردی مشابه با مقاله قضیه میلر ایجاد می‌شود. طبق روشی که در مقاله دربارهٔ قضیه میلر توضیح داده شد، مدار شکل ۱ به مدار شکل ۲ تبدیل می‌شود که از نظر الکتریکی معادل شکل ۱ است. | ## بخش 2: دوپاره‌سازی قطب | به تقویت‌کننده عملیاتی ایده‌آل به عنوان تابعی از ولتاژ سیگنال اعمال شده ، یعنی با استفاده از این رابطه و اعمال قانون جریان کریشهف در سمت خروجی مدار، ولتاژ بار را تعیین می‌کند. به عنوان تابعی از ولتاژ در ورودی آپ‌امپ ایده‌آل به صورت: این عبارت با ضریب بهره که قبلاً برای سمت ورودی مدار پیدا شده بود ترکیب می‌شود تا بهره کلی را به دست آورد به نظر می‌رسد این فرمول بهره یک پاسخ دوقطبی ساده با دو ثابت زمانی را نشان می‌دهد. (همچنین یک صفر در صورت نشان می‌دهد، اما با فرض اینکه بهره تقویت‌کننده Av بزرگ است، این صفر فقط در فرکانس‌های بسیار بالا که در این بحث اهمیت ندارد، مهم است، بنابراین می‌توان صورت را به عنوان واحد تقریب زد) با این حال، اگرچه تقویت‌کننده رفتاری با دوقطب دارد، دو ثابت زمانی پیچیده‌تر از بیان فوق هستند، زیرا ظرفیت میلر حاوی وابستگی فرکانس پنهان است که در فرکانس‌های پایین اهمیتی ندارد، اما در فرکانس‌های بالا تأثیر قابل‌توجهی دارد؛ یعنی، با فرض اینکه حاصل R-C خروجی، CL(Ro || RL)، مربوط به یک فرکانس بسیار بالای قطب فرکانس پایین است، باید از شکل دقیق ظرفیت‌خازنی میلری استفاده شود، نه تقریب میلر. فرض کنید طولانی‌ترین ثابت زمانی است که مربوط به پایین‌ترین قطب است و فرض کنید >> . انتخاب CC را در زیر ببینید) در فرکانس‌های پایین نزدیک به پایین‌ترین قطب این تقویت‌کننده، معمولاً عبارت خطی در ω از جمله درجه‌دوم مهم‌تر است، بنابراین رفتار فرکانس پایین Dω عبارت است از: که در حال حاضر CM با استفاده از تقریب میلر دوباره تعریف می‌شود که به سادگی ظرفیت‌خازنی میلر قبلی است که در فرکانس‌های پایین ارزیابی شده است. به‌طور خلاصه، واردکردن خازن CC قطب پایین را پایین‌تر و قطب بالا را بالاتر برد، بنابراین اصطلاح دوپاره‌سازی قطب توصیف خوبی به نظر می‌رسد. بهره از قطب اول در f1 در ۲۰ دسی‌بل در دهه تا قطب دوم در f2 کاهش می‌یابد که در آن شیب به ۴۰ دسی‌بل در دهه افزایش می‌یابد. برای استفاده عمومی، طراحی سنتی (اغلب به عنوان جبران‌سازی قطب‌غالب یا تک‌قطبی نامیده می‌شود) نیاز به کاهش بهره تقویت‌کننده در ۲۰ دسی‌بل در دهه از فرکانس گوشه تا بهره ۰ دسی بل، یا حتی کمتر دارد. | ## بخش 3: دوپاره‌سازی قطب | با این طراحی، تقویت‌کننده پایدار است و حتی به عنوان یک بافر ولتاژ با بهره واحد، پاسخ پله تقریباً بهینه دارد. در پایین‌ترین قطب f 1، نمودار بهره بُود شیب را می‌شکند تا در ۲۰ دسی بل/دهه سقوط کند. اگر f2 به این بزرگی نباشد، شکست دوم در نمودار بود که در قطب دوم رخ می‌دهد، نمودار را قبل از افت بهره به ۰ دسی‌بل قطع می‌کند. شکل ۳ نشان می‌دهد که برای به دست آوردن وابستگی بهره صحیح به فرکانس، قطب دوم حداقل یک ضریب Av در فرکانسی بالاتر از قطب اول است. با استفاده از تقریب‌های ثابت زمانی که در بالا ایجاد شده است، یا که یک معادله درجه دوم برای تعیین مقدار مناسب برای CC ارائه می‌کند. در مقادیر کم بهره، این تقویت‌کننده مثالی، شرایط نسبت قطب را بدون جبران‌سازی برآورده می‌کند (یعنی در شکل ۴، خازن جبران‌سازی CC در بهره کم کوچک است)، اما با افزایش بهره، ظرفیت‌خازنی جبران‌سازی به سرعت لازم می‌شود (یعنی در شکل ۴ خازن جبران‌سازی CC به سرعت با بهره افزایش می‌یابد) زیرا نسبت قطب لازم با بهره افزایش می‌یابد. برای بهره هنوز بزرگتر، CC لازم با افزایش بهره کاهش می‌یابد، زیرا تقویت میلر CC، که با بهره افزایش می‌یابد (به معادله میلر مراجعه کنید)، مقدار کمتری را برای CC اجازه می‌دهد. | ## جمع‌بندی | با این حال، هنگامی که از سیگنال‌های بزرگ استفاده می‌شود، نیاز به شارژ و تخلیه خازن جبران‌سازی بر نرخ چرخش تقویت‌کننده تأثیر منفی می‌گذارد.