• Объявления

    • admin

      Анонсы постов вашего блога в группах паяльника   04.09.2016

      Самые интересные посты будут анонсироваться в группах VK и FaceBook. Охват одного поста составляет несколько тысяч человек. Пример анонса записи про книгу Sprint Layout: в группе VK, в группе Facebook.  Поэтому если вы считаете, что ваш пост будет интересен аудитории, то не стесняйтесь - пишите, сделаем пост!
    • admin

      Просьба всем принять участие!   24.11.2017

      На форуме разыгрывается спектроанализатор Arinst SSA-TG LC (цена 18500 руб). Просьба всем перейти по ссылке ниже и принять участие!

Falconist. Мемуары

  • записей
    28
  • комментариев
    719
  • просмотра
    15 413

Быстродействие ОУ по сравнению с компараторами

Falconist

3 803 просмотра

Что меня поражает: схемы ЛБП традиционно выполняются на ОУ. И настолько этот постулат въелся в сознание, что другое даже себе не представляется. Я не имею в виду дискретные компоненты! Именно интегральные микросхемы. А задумывался ли кто-нибудь о быстродействии ОУ, да еще при их последовательном включении? Видимо, нет. А я вот задумался и щас кого-то, наверное, очень сильно удивлю. Так что крепче держитесь за стул.

Не так давно я макетировал схему терморегулятора и прифигел от результатов. Повторил в симуляторе (Мультисим) - получил то же самое. Поэтому иллюстрации к данному посту выполнены в виде "осциллограмм" из Мультисима. Не вижу смысла гонять паяльник, если результат практически один-в-один.

Итак, давайте сравним самые банальные микросхемы - ОУ LM358 и компаратор LM393. Их внутренняя структура приведена на рисунке ниже:

LM358-LM393_Compare.gif

Как видим, за исключением двухтактного выходного каскада (обведено рамкой) и некоторых различий в токах, формируемых генераторами тока, обе микросхемы очень похожи (НЕ идентичны, а именно похожи).

В Мультисиме включил их параллельно в режиме компаратора. Для выхода LM393 подключил нагрузочный резистор 2 кОм. На вход подал прямоугольный сигнал частотой 5, 50 и 500 кГц.

Сравнение ОУ и компаратора.gif

И вот что получил на выходе. Красный трек - "осциллограмма" с выхода ОУ LM358, синий - компаратора LM393. Частота 5 кГц:

5 кГц.gif

Компаратор формирует четкие прямоугольные импульсы. С выхода ОУ фронты завалены.

Частота 50 кГц.

50 кГц.gif

Компаратор формирует четкие прямоугольные импульсы. С выхода ОУ - хиленький треугольник.

Частота 500 кГц (!!!)

500 кГц.gif

Компаратор формирует прямоугольные импульсы со слегка заваленными фронтами. С выхода ОУ - фиг знает что.

Это я специально взял отнюдь не самые лучшие приборы! Токмо чтобы показать разницу в работе.


 

  • Одобряю 2


26 комментариев




Рекомендуемые комментарии

Блин. Держась за стул, я тут чуть и не свалился вместе с ним от удивления. Уж ругался, ругался я на Ваши идеи по поводу компараторов в линейном режиме. Бесполезная трата времени. Как об стенку горох. Для остальных выкладываю учебник. Читайте стр. 193(в конце), 194, 198…

Volovich G.I. Shemotehnika analogovyh i analogo-cifrovyh jelektronnyh ustrojstv 2005g.part1.rar

Volovich G.I. Shemotehnika analogovyh i analogo-cifrovyh jelektronnyh ustrojstv 2005g.part2.rar

Изменено пользователем avv_rem

Поделиться комментарием


Ссылка на комментарий

@avv_rem ,

1) В данной записи рассматриваются компараторы в режиме компараторов и ОУ, тоже в режиме компараторов.

2) То, что написано в учебнике - исключительно личное мнение его автора. Он не Господь Бог и может ошибаться. Я больше верю даташитам производителя. А в них линейный режим отражен: 

 

ОУ на компараторе 1.JPG

ОУ на компараторе 2.JPG

LM119-319(597CA3).pdf

Поделиться комментарием


Ссылка на комментарий
3 часа назад, Falconist сказал:

Возьмите. Исследуйте.

а там и исследовать нечего , достаточно открыть сводные таблицы справочника молодого сурка (ОУ и компараторы от додеки) и выяснить всего два параметра 

1. скорость нарастания сигнала для LM358 , лучшие экземпляры SR=0,6В/мкс, худшие 0,2В/мкс, для +-/12в питания (амплитуда выхода 22в) время переключения 37-110мкс

2. и время распространения сигнала для LM393 То = 1,3мкс

и понять простую вещь сравнивать данные МС по быстродействию примерно тоже самое что сравнивать вес боксеров с разными весовыми категориями

 

  • Одобряю 1

Поделиться комментарием


Ссылка на комментарий

Всё верно, только с чего тут падать? Схемы и принцип действия у компараторов и ОУ действительно похожи. Только ОУ должен работать в линейном режиме, для чего его обвешивают всякими цепями коррекции, то компаратор в рамках своей чувствительности и скоросирельности при усилении сигнала должен входить в режим ограничения, за счёт чего и формирует прямоугольные импульсы. Убрав цепи частотной коррекции, ОУ тоже можно заставить работать в таком нелинейном режиме. Если крутизна фронтов и амплитуда на выходе ОУ подходят для данной схемы -- то пусть работает. Это не принципиально.

  • Одобряю 1

Поделиться комментарием


Ссылка на комментарий

@Fer , знаю я эту статью. Она немного о другом - о критичных моментах применения ОУ с качестве компараторов. Не так все, оказывается, просто в таком применении.

Поделиться комментарием


Ссылка на комментарий

На сколько мне не изменяет мой склероз, в ЛБП ОУ нужны в линейном режиме. Или я что-то пропустил?

Поделиться комментарием


Ссылка на комментарий

стандартные "грабли" использования оу в непредназначенном режиме. автору бы обеспечить оу на схеме обратными связями и повторить "эксперимент".

работа оу в компараторном режиме приводит к критической потере быстродействия - им "грешат" большая часть выпускаемых биполярных оу. в паспортах на оу иногда пробегает намёк на это - "время восстановления после перегрузки" .

азы схемотехники на оу и компараторов: оу работает с околонулевой разницей меж входами. компаратор - штатно работает при разбеге напруг на входах.

схемотехника компаратора, в отличии от оу , не позволяет входить в насыщение каскадам.

-------------

второй момент- ЛБП лучше строить с параллельными ос (ток-напруга)

  • Одобряю 3

Поделиться комментарием


Ссылка на комментарий

@Андрей1955 @Fer @Manowar
Да нет, Вы не поняли. Он наоборот, компараторы в линейном режиме использовать рекомендует. У компаратора спад АЧХ не нормируется. Даже если с какой-то микросхемой что-то весьма сомнительное и получится, то с другой будет самовозбуждение. Повторяемости схем не будет. И скорректировать наклон АЧХ нельзя. Не предусмотрена в компараторах частотная коррекция!!! С устойчивостью работы там проблема, а не с быстродействием.

Поделиться комментарием


Ссылка на комментарий

@avv_rem , что я "рекомендую" - исключительно мое личное дело. В данной записи я сравнил только и исключительно быстродействие ОУ и компараторов в компараторном режиме. Точка.

Не вкладывайте свои мозги в чужие головы. Лавры Кашпировского оставьте Кашпировскому.

БП на компараторах спаян и запущен, но из-за зимы (а "мастерская" у меня на балконе) полный прогон схемы отложен до тепла.

Поделиться комментарием


Ссылка на комментарий

Попробую пояснить на пальцах.

Компаратор обычно двухкаскадный. Следовательно, в нем есть уже два апериодических звена, которые на некоторой частоте уже дают сдвиг по фазе 180°. Попытка ввести отрицательную обратную связь не прокатит, т.к. при сдвиге фазы 180° она превращается в положительную и начинаются автоколебания.

Чем отличается операционный усилитель от компаратора? Ответ – цепями коррекции АЧХ. Подбираются они таким образом, чтобы на той частоте, где достигается сдвиг по фазе 180° коэффициент усиления был бы уже значительно меньше единицы. Поэтому в ОУ автоколебания обычно и не наблюдаются, даже если замкнуть вход с выходом.

Особенность компаратора в том, что цепей коррекции в нем нет. И даже выводы для их подключения не предусмотрены. Что же рекомендует Datasheet? Ничего хорошего. Он рекомендует добавить еще одно, третье апериодическое звено. Три звена на некоторой частоте дают сдвиг по фазе уже 270°. 270 больше 180, и сильно больше. Поэтому, чтобы хоть как-то подавить генерацию, частоту среза третьего апериодического звена делают очень низкой. Настолько низкой, что на частоте среза одного из каскадов компаратора общий коэффициент усиления был бы уже меньше единицы. В Вашей схеме из Datasheet частота среза третьего апериодического звена всего 21Гц.

Вывод. Если и будет Ваш блок питания работать, то не только сброс и наброс нагрузки адекватно не отработает, но даже и пульсации сетевого напряжения с частотой 100Гц добром не подавит.

С производителями компараторов мне все ясно – продать продукцию любой ценой и получить как можно больше денег. А Вам-то эти эксперименты зачем? Повесьте на ОУ диодные развязки, вот будет Вам тот же открытый коллектор. Но только без склонности к автоколебаниям.

Поделиться комментарием


Ссылка на комментарий

@avv_rem , мне Ваша позиция инженера вполне понятна. Шаг влево / шаг вправо от даташита - расстрел на месте. Потому как ежели что со спроектированным устройством будет не так - тогда и расстрел покажется поглаживанием по шерсти.

У меня же позиция ученого: "а что там, за горизонтом?" Пример: http://forum.cxem.net/index.php?/topic/124248-регулируемый-источник-тока-на-компараторе/

Сейчас вот еще три подобных прожекта запустил, найдя для них помощников. И по одному проекту соисполнителя так "оплодотворил", что он выдал решение даже получше моего исходного. Ради чего всё это, собственно, и затевалось. Мне уже не так много осталось, "туда" с собой не заберу, а людям будет польза.

Если коротко - то КПД импульсного светодиодного драйвера на практически любой неспециализированной ШИМ-микросхеме можно сделать выше, чем на специализированной (типа NCP3065/NCP3066) с минимальными дополнениями. Подробно будет, когда схемы отмакетируются и снимутся все нужные характеристики.

Поделиться комментарием


Ссылка на комментарий
В 11.12.2016 в 11:26, avv_rem сказал:

@Андрей1955 @Fer @Manowar
Да нет, Вы не поняли. Он наоборот, компараторы в линейном режиме использовать рекомендует. У компаратора спад АЧХ не нормируется. Даже если с какой-то микросхемой что-то весьма сомнительное и получится, то с другой будет самовозбуждение. Повторяемости схем не будет. И скорректировать наклон АЧХ нельзя. Не предусмотрена в компараторах частотная коррекция!!! С устойчивостью работы там проблема, а не с быстродействием.

Ну, в общем всё верно. Хотя была интересная статья в журн. "Компоненты и схемы" о том, что компаратор можно заставить работать в режиме усилителя. Не знаю.

Поделиться комментарием


Ссылка на комментарий

Выше я уже выкладывал книжку, где даже указано, как именно это можно сделать. Только зачем это нужно - обвешивать компаратор цепями коррекции, которые в ОУ есть уже прямо внутри корпуса? Да и динамика все равно получаются хуже, чем у ОУ с посредственными параметрами.
Ну, выложите страничку журнала. Посмотрим. Сравним. Вдруг, там методика расчета номиналов цепей коррекции простая. А то предложат порой целую монографию с формулами. Ее даже перелистать долго, а разобраться порой и вовсе проблематично.

  • Одобряю 1

Поделиться комментарием


Ссылка на комментарий

Применение компараторов в качестве ОУ ТУТ НЕ ОБСУЖДАЕТСЯ! Сколько можно повторять?
 

Поделиться комментарием


Ссылка на комментарий

В статье простым языком рассмотрена теория применения компараторов и ОУ в качестве друг друга. Очень полезно почитать.

 

Поделиться комментарием


Ссылка на комментарий

@ГОГА рижский Говоря простым языком, - мнимые преимущества и недостатки ОУ и компараторов относительно друг друга связаны со спецификой их назначения и применения. Взаимная замена одних другими в конечном счете не дает "чужих" преимуществ. Недостатки же - сохраняются.

Поделиться комментарием


Ссылка на комментарий

LM358 такой ОУ, зато дешевый, есть же NE5532 который лучше LM358, мало NE5532 ещё круче OPA2604.

Цитата

Только ОУ должен работать в линейном режиме, для чего его обвешивают всякими цепями коррекции

Скорее для того, чтобы работать устойчиво с замкнутой ООС, иногда нормируется минимальный Ку при которым ОУ устойчив.  Просто для линейного режима коррекция не нужна. 

Изменено пользователем Pont 007
  • Одобряю 1

Поделиться комментарием


Ссылка на комментарий
В 28.12.2016 в 01:39, Андрей1955 сказал:

Ну, в общем всё верно. Хотя была интересная статья в журн. "Компоненты и схемы" о том, что компаратор можно заставить работать в режиме усилителя. Не знаю.

Я тут ошибся, журнал называется "Компоненты и технологии". Вот ссылка:

http://gamma.spb.ru/pictures/articles/doc_31.pdf 

Поделиться комментарием


Ссылка на комментарий

Создайте аккаунт или войдите в него для комментирования

Вы должны быть пользователем, чтобы оставить комментарий

Создать аккаунт

Зарегистрируйтесь для получения аккаунта. Это просто!

Зарегистрировать аккаунт

Войти

Уже зарегистрированы? Войдите здесь.

Войти сейчас

  • Комментарии блога

    • @GDK  Увидел Ваш (одинаковый с моим) станок. )))  Хотел бы объяснить для народа некоторые непонятки. Пробовали ли Вы сверлить печатные платы с помощью станка у которого рукоятка находится на высоте сантиметров 30 от поверхности стола ? То есть: подложить печатную плату, направить сверло на место где должно быть отверстие,  поднять руку, взяться за рычаг, опустить, передвинуть плату (особенно смешно выглядит если сверло находится за 5 см от поверхности стола) , снова поднять руку и т.д. Вы что там сверлите ? По три - пять  отверстий?  У меня к примеру была нужда делать в день две платы по 250 отверстий каждая. И после того как я попробовал станок с рукояткой я это дело выкинул с головы...Это же жесть. Сделал маленький станочек (основа - движок с гоночной советской машинки), направляющие с принтера, нажатие происходит на кусочек крепления двигателя (приблизительно как у @GDK ) , при этом правая рука лежит на столе (улавливаете мысль? не болит, не висит в воздухе, все управляется пальцем ))). 250 отверстий сверлил за полчаса, не напрягаясь и не спеша. К цанге при необходимости цеплял кусочек нитки для "сдувания" пыли. Управление питанием идет через педаль под столом, то есть ножное управление. И движок работает на максимальных оборотах  (то есть крутящий момент высокий) и не перегревается , сверла не ломаются... Максимум ставил сверло диаметром 3,2 мм. Для текстолита 1,5 мм хватает. А больше ничего и не надо...Для большего можно сделать на основе дрели или шуруповерта.  Я понимаю, что сейчас начнутся гневные крики о том что многие по 30 лет использую 200 Вт движки и все у них тип топ....Верю и не сомневаюсь. Весь этот универсализм ... Как то оно не есть гуд. Что бы можно было и фрезеровать и 0.6 мм сверлить, и 10 мм поставить при нужде, и железо сверлить сантиметровое...  Может лучше использовать инструменты по своему предназначению? Вы же не берете универсальный молоток для всех видов забиваемых изделий (есть же маленькие , есть большие, есть огромные) Для @GDK  респект и уважуха.  С уважением.
    • Вот такой довольно мощный регулятор на IR2153 испытал с мотором шуруповерта. На низах тянет отлично, почти не греется.  Дисплея, правда, нет, он мен на фиг не дался.
    • Ну, если интересно, то решение есть, не сложное, но выглядит - через ж@пу: добавляется на схему иерархический лист, затем надо в этот лист "войти", затем надо объединить этот лист со схемой, из которой надо брать кусочки (единственная команда в меню "файл", которая позволяет влепить на схему содержимое другой схемы), после чего можно обычным методом Copy-Paste между этими двумя схемами обмениваться блоками. После всего иерархический лист с основной схемы удалить - и все. А вот нормального инструмента нет, как и объяснения причины такого отсутствия...
    • Не пробовал такого, но чисто в теории вся информация хранится в текстовых файлах, я бы попытался: удалить лишнее, растащить по разным углам, сохранить. Затем просто бы уложил в 1 проект текстовые данные.. Далее вопрос в том, как отреагирует на одинаковые индексы редактор.. А вообще наверняка где-то есть какой-то инструмент..
    • Или вообще платы сразу в китае заказывать, да?))
  • Записи блога