Перейти к содержанию

Почему нельзя использовать ОУ для ослабления?


Рекомендуемые сообщения

В разных умных книжках, статьях иногда пишут, что ОУ нельзя использовать для ослабления, потому что (компенсированные) ОУ стабильны при коэффициенте усиления не менее 1. Но в то же время в умных книжках и статьях пишут, что стабильность ОУ определяется коэффициентом усиления шума (noise gain, я точно не знаю, как это по-русски), а не сигнала. При этом noise gain не может быть меньше 1 по определению (он всегда считается по формуле неинвертирующего усилителя). А если так, то можно смело использовать ОУ для ослабления. Противоречие. Покажите, пожалуйста, где ошибка?

Изменено пользователем paxac
Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

Потому, что бессмысленно. Проще ослабить сигнал делителем. А уже после него поставить ОУ в виде повторителя (преобразователя сопротивлений).

Просят - не откажи. Не просят - не навязывайся!

Простота хуже воровства.

Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

Сравнительное тестирование аккумуляторов EVE Energy и Samsung типоразмера 18650

Инженеры КОМПЭЛ провели сравнительное тестирование аккумуляторов EVE и Samsung популярного для бытовых и индустриальных применений типоразмера 18650. 

Для теста были выбраны аккумуляторы литий-никельмарганцевой системы: по два образца одного наименования каждого производителя – и протестированы на двух значениях тока разряда: 0,5 А и 2,5 А. Испытания проводились в нормальных условиях на электронной нагрузке EBD-USB от ZKEtech, а зарядка осуществлялась от лабораторного источника питания в режиме CC+CV в соответствии с рекомендациями в даташите на определенную модель. Подробнее>>

Реклама: АО КОМПЭЛ, ИНН: 7713005406, ОГРН: 1027700032161

5 hours ago, Falconist said:

Потому, что бессмысленно. Проще ослабить сигнал делителем. А уже после него поставить ОУ в виде повторителя (преобразователя сопротивлений).

Меня на осмысленность интересует, а принципиальная возможность. (Если нужен осмысленный вариант, пусть будет инвертирующий усилитель, где потенциометром я могу изменять КУ, проходя через единицу.)

Изменено пользователем paxac
Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

Новый аккумулятор EVE серии PLM для GSM-трекеров, работающих в жёстких условиях (до -40°С)

Компания EVE выпустила новый аккумулятор серии PLM, сочетающий в себе высокую безопасность, длительный срок службы, широкий температурный диапазон и высокую токоотдачу даже при отрицательной температуре. 

Эти аккумуляторы поддерживают заряд при температуре от -40/-20°С (сниженным значением тока), безопасны (не воспламеняются и не взрываются) при механическом повреждении (протыкание и сдавливание), устойчивы к вибрации. Они могут применяться как для автотранспорта (трекеры, маячки, сигнализация), так и для промышленных устройств мониторинга, IoT-устройств. Подробнее параметры и результаты тестов новой серии PLM по ссылке.

Реклама: АО КОМПЭЛ, ИНН: 7713005406, ОГРН: 1027700032161

Литиевые батарейки и аккумуляторы от мирового лидера  EVE в Компэл

Компания Компэл, официальный дистрибьютор EVE Energy, бренда №1 по производству химических источников тока (ХИТ) в мире, предлагает продукцию EVE как со склада, так и под заказ. Компания EVE широко известна в странах Европы, Америки и Юго-Восточной Азии уже более 20 лет. Недавно EVE была объявлена поставщиком новых аккумуляторных элементов круглого формата для электрических моделей «нового класса» компании BMW.

Продукция EVE предназначена для самого широкого спектра применений – от бытового до промышленного. Подробнее>>

Реклама: АО КОМПЭЛ, ИНН: 7713005406, ОГРН: 1027700032161

1 час назад, paxac сказал:

Меня на осмысленность интересует, а принципиальная возможность.

Вам нечем заняться? Так же, как в теме: Гетеродин с кварцевым опорным генератором?

Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

1 hour ago, LazyEd said:

Информация к размышлению.

Да, собственно поэтому и возник вопрос. В данной статье также говорится, что ОУ стабилен при КУ сигнала меньше 1, потому что КУ шума не может быть меньше 1. Но например, те же ковбои в книжке "Opamps for everyone", параграф 25.2 говорят, что не используйте ОУ при КУ меньше 1, иначе возможно возбуждение. Либо кто-то не прав, либо правда посредине, но я ее не вижу. 

Изменено пользователем paxac
Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

Хм-м-м... А почему это нельзя использовать ОУ для ослабления? Он же "операционный" - т.е., операцию вычитания он делает также легко, как сложение. Имеем два входа и один из них инверсный. Зачем его сделали, как Вы думаете?

Андрей

Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

2 часа назад, paxac сказал:

ОУ стабилен при КУ сигнала меньше 1

Либо в самой статье пропущено, либо Вы пропустили отрицание "не". В действительности ОУ НЕстабилен при КУ сигнала меньше 1, поскольку для подобного изврата он не скорректирован. Если глянуть на параметры частично скорректированных ОУ (вырезки из справочника "180 аналоговых микросхем" приаттачены под спойлером), то видно, что чем меньше усиление, тем большая емкость корректирующего конденсатора требуется.

Как по мне - этого достаточно, чтобы вопросов не возникало.

Скрытый текст

588096336_1541.PNG.19877d4028d3790c722ce9d72b3c347f.PNG

1082439390_14014.PNG.e0145785a8208929532de6aaf5979ec2.PNG

2071559854_1531.PNG.07169fef39b758815f23ce2dce978ba5.PNG

 

Просят - не откажи. Не просят - не навязывайся!

Простота хуже воровства.

Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

9 часов назад, Falconist сказал:

В действительности ОУ НЕстабилен при КУ сигнала меньше 1

В действительности немного не так. Например, инвертирующая схема включения ОУ на самом деле управляется вообще током. Чтобы сразу отсечь возражения, напомню про существование схемы подключения фотодиода. Входной резистор в таком инвертирующем усилителе может быть произвольного сопротивления. Для сопротивлений по 1 кОм на входе и в ООС "усиление" будет равно единице (выходное по модулю равно входному). Если на вход подать 1 В, на выходе будет -1 В. А если сопротивление входного резистора изменить на 100 кОм, а на вход подать 100 В, то режим работы ОУ от этого не изменится от слова "совсем". На выходе будет тот же -1 В, входной ток - тот же 1 мА, хотя "усиление" будет 0,01. :D

Ну, а в схеме сумматора с разными весовыми коэффициентами на инвертирующем ОУ какое усиление? По какому из входов считать?

А есть ещё сумматор-вычитатель, у которого есть и инвертирующие, и неинвертирующие входы...

Изменено пользователем Lexter
Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

Удивительно, как разделились мнения в таком "простом" вопросе.

 

Analog Devices, MT-033 "Voltage Feedback Op Amp Gain and Bandwidth":

Quote

Closed-loop gain has two forms: signal gain and noise gain. [...]

Signal gain is the gain applied to the input signal with the feedback loop connected. [...] Signal gain can be positive (non-inverting mode) or negative (inverting mode), and can be less than unity for the inverting case.

Noise gain is the gain seen by a noise source (input voltage noise) or voltage source (input offset voltage) connected in series with an op amp input. [...] Noise gain is equal to the signal gain of a non-inverting amp. Noise gain is also the same for either an inverting or non-inverting stage. It is the noise gain that is used to determine op amp stability.

Короче, стабильность ОУ определяется КУ шума, который не может быть меньше 1 (неинвертирующая схема).

 

Texas Instruments, "Opamps for Everyone", параграф 6.4 (1-е изд):

Quote

First, the transfer functions for the non-inverting and inverting Equations, 6–13 and 6–18, are different. For a common set of ZG and ZF values, the magnitude and polarity of the gains are different. Second, the loop gain of both circuits, as given by Equations 6–15 and 6–19, is identical. Thus, the stability performance of both circuits is identical although their transfer equations are different. This makes the important point that stability is not dependent on the circuit inputs.

Короче, стабильность ОУ не зависит от входов. Например, стабильность инвертирующего усилителя с КУ = 0.1 такая же, как у неинвертирующего с КУ = 1.1. Крайний случай: повторитель (неинвертирующий усилитель с КУ = 1) это то же, что инвертирующий с КУ = 0.

 

Интересный и познавательный пост leoniv в своём ЖЖ (ссылка):

Quote

Этот дифференциальный усилитель имеет коэффициент усиления 0.0833, что значительно меньше единицы. [...]
Иногда считают, что шумовое напряжение ОУ, приведенное ко входу, усиливается вместе с полезным сигналом в такое же число раз. Здесь усиление каскада на ОУ значительно меньше единицы, получается, нужно ожидать ослабления шумов? На самом деле это не так. Несмотря на то, что инвертирующий или дифференциальный усилитель на ОУ может иметь коэффициент усиления сигнала меньше единицы, для шума коэффициент усиления меньше единицы быть не может. [...]

Иногда меня спрашивают: «А будет ли устойчивым ОУ, скорректированный для единичного усиления, если на нем собрать инвертирующий усилитель с коэффициентом усиления -0.5?» В учебниках не всегда четко сказано, что при анализе устойчивости используется усиление шума (noise gain), а не усиление полезного сигнала. А усиление шума никогда не может быть меньше единицы, поэтому насчет устойчивости беспокоиться не надо.

Тот факт, что усиление полезного сигнала и усиление шума могут быть разными, составляет почву для трюков. Например, можно добиться устойчивости ОУ, увеличив усиление шума и не повлияв при этом на усиление полезного сигнала. Такой трюк называется «noise gain compensation» и используется, например, при работе ОУ на емкостную нагрузку (Apex Application Note 20). Изредка в схемах можно видеть абсурдную на первый взгляд RC-цепочку между двумя входами ОУ. Для полезного сигнала эта RC-цепочка влияния не оказывает (сплошная горизонтальная линия на графике). Но она влияет на усиление шума. Для вычисления усиления шума нужно мысленно заземлить входы, тогда данная цепочка оказывается подключенной параллельно заземленному резистору делителя ОС. Усиление шума на высоких частотах возрастает (штриховая линия на графике), что делает усилитель устойчивым.

 

P. S. Lexter, действительно, инвертирующий усилитель "не знает", какого размера резистор перед ним стоит (и резистор ли это вообще), он "знает" только ток. 

Изменено пользователем caxap
Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

3 часа назад, Lexter сказал:

не так

Так, @Lexter , так! ВСЕ приведенные Вами возражения - "мимо кассы". Аргументацию своей точки зрения я привел, У Вас же - исключительно "диванные размышления",

Просят - не откажи. Не просят - не навязывайся!

Простота хуже воровства.

Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

Просимулировал в SPICE. На выход добавил небольшую ёмкость. Смотрю реакцию на ступеньку амплитудой +1 В, фронт 1 нс.

sim.png.b03a2564551bee1e53bf52f2072f6045.png

КУ = -1 (резистор в ОС = 10к):

10k.png.7f91b68dd206004b6196c538d5595d6a.png

КУ = -0.1 (резистор в ОС = 1к):

1k.png.e5ae818feb1f8c6507ff3a615f4bcf56.png

Как видно, оба варианта примерно одинаково стабильны.

Изменено пользователем caxap
Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

Привожу пример, доказывающий, что стабильность ОУ определяется коэффициентом усиления шума, а не сигнала.

Инвертирующий усилитель с КУ = 2. На вход подаём ступеньку 1 В. На выходе ёмкость 1 нФ. Усилитель на такой ёмкости возбуждается. Запомним между делом, что коэффициент усиления шума здесь равен 3 (он считается по формуле неинвертирующего усилителя, заземляя входной сигнал).

unstable_sch.png.067048f5b7e7a01d235bc0c539f28d1a.png

unstable.png.97ecfe9b0399903d9d8f354dd4d9bcfd.png

 

Теперь инвертирующий усилитель с КУ = 0.5. На выходе та же ёмкость 1 нФ. Ещё какой-то резистор (R3) стоит между входами, но, можно наивно подумать, что ни на что не влияет, ведь у него с обоих сторон земля. 

stable_sch.png.e570de4441cc8b7b886bab3fc36b9d47.png

Подаём ступеньку 1 В. Ну если уж с КУ = 2 усилитель возбудился, то с КУ = 0.5 будёт ещё хуже. Но нет -- усилитель стабилен:

stable.png.941e9135769e828ddb3fb553b32175fc.png

 

В чём же дело? А в том, что во втором случае, при КУ сигнала равном 0.5, КУ шума равен 6.5. Стабильность ОУ определяется КУ шума, а не сигнала, а данный усилитель при КУ равном 6.5 стабилен на нагрузку 1 нФ. "Бесполезный" резистор R3, действительно, никак не влияет на полезный сигнал. Он увеличивает КУ шума. Кому интересно, это техника компенсации ОУ называется (по-буржуйски) "noise gain compensation" (в практических реализациях к R3 добавляется ещё последовательно конденсатор). Например,  вот старая лекция MIT, где разбирается эта техника. 

 

Мораль: ОУ, компенсированные для единичного усиления, можно использовать для ослабления сигнала. Не бойтесь, КУ шума не может быть меньше 1.

Изменено пользователем caxap
Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

11.01.2021 в 21:16, caxap сказал:

инвертирующий усилитель "не знает", какого размера резистор перед ним стоит

Я эту мысль пытался донести до некоторых еще 6 лет назад

 

Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

LazyEd, если быть точным, входной резистор участвует в формуле КУ шума. Источник сигнала при этом заземляется, получается делитель, как в случае неинвертирующего усилителя. Но важно то, что этим входным резистором мы можем только увеличить КУ шума, а значит стабильность, но никак не уменьшить. В предельном (худшем) случае, когда входной резистор имеет бесконечное сопротивление, мы имеем просто повторитель (для шума), и КУ шума равен 1.

Изменено пользователем caxap
Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

Пока старпёры показывают пальцем "а-та-та", видя аттенюаторы на ОУ, реальные инженеры HP/Agilent не ссут использовать их в дорогущем лабораторном оборудовании. Вот примеры из Agilent 6063B:

Инвертирующий усилитель с коэффициентом 1/6:

6060_2.png.6dc66d05aa8a88f914bd964fc853fe7d.png

 

Диф. усилитель с коэффициентом 1/6:

6060_1.png.c5ea3e41676787e9d305d5255b9cf4e4.png

 

Изменено пользователем paxac
Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

Лет 20 назад пришлось мне ремонтировать старый отечественный микшер (какой-то из множества "Электроник" - точного названия сейчас не припомню). В его входной каскад, с переменным резистором регулировки усиления в ООС меньше единицы, "реальные инженеры" поставили ОУ К544УД2. Причиной ремонта была жалоба на "песок" в звуке. Послушал - действительно, звук какой-то "грязный". Глянул осциллографом - и обалдел: с выхода этого каскада буквально "прёт" самовозбуждение с частотой более 1 МГц и амплитудой около 1 В, модулированное входным звуковым сигналом. Дальше стоит темброблок, обрезающий это самовозбуждение, поэтому на выходе последнего сигнал, казалось бы, "чистый". Причем, с обратной стороны линеек, прямо к дорожкам, были напаяны корректирующие конденсаторы фантастического номинала - по 430 пФ!!! Т.е., "реальные инженеры" пытались задавить это самовозбуждение еще при изготовлении, но у них ничего так и не получилось. 

А теперь давайте глянем на особенности применения данного ОУ: http://www.texnic.ru/data/ims1554/ims065.html

http://www.texnic.ru/data/ims1554/img/057-3.gif . При усилении менее 3 (ПЛЮС ТРЁХ, Карл!) ему требуется корректирующий конденсатор номиналом 30 пФ/Кос. Подставив в эту формулу реальный номинал 430 пФ получаем Кос = 0,07.

Вышел я из ситуации, заменив ОУ на полностью скорректированный К140УД22, прекрасно заработавший без самовозбуждения и корректировки. И звук сразу же стал чистым - отслушал уже переделанный канал по сравнению с не переделанным, - разница заметная. То, что сам микшер фекальный - другой вопрос.

Мне глубоко пофиг, что там и куда ставят "реальные инженеры", у меня имеется личный опыт, стОящий годов "диванного теоретизирования". Как пишет в подписи под своими постами  глубоко уважаемый мною dr.West:

Цитата

"Я не знаю, какой там коэффициент. Я просто паять умею".

Симулируйте, что хотите, громоздите псевдопроблему на псевдопроблему, идите сложными путями, игнорируя простые - я откланиваюсь.

Просят - не откажи. Не просят - не навязывайся!

Простота хуже воровства.

Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

Какой то странный вопрос. В принципе такое включение это по факту дифф усилитель а он может быть и меньше 1 усиление хоть сколько, может всё дело в современных ОУ которые по умолчанию не возбуждаются, а старые совковые ясно дело хер еще задавишь возбуд, хотя дело с совковыми не имею к 2000 годам с микрами дело имел уже с импортом да и детали тоже.

Если наука бессильна значит работает магия!
Поиски лёгкого пути это самый трудный путь!
Когда говно перестаёт вонять значит себя задушило!

Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

1 час назад, blak566 сказал:

его заземляют через резистор равный в ос

Этим уменьшается смещение от входных токов. Для ОУ с полевыми транзисторами на входах бесполезно.

@paxac , усиление в плане устойчивости - это отношение сигнала с выхода усилителя к пришедшему через ООС на вход (-). Без дополнительного усиления это отношение всегда ≥ 1. Но, к примеру, для обеспечения устойчивости КР1407УД3 требуется ≥ 10. Парадокс инвертирующего усилителя в том, что в нем входной сигнал неявно ослабляется в КВХ = RОС/(RВХ + RОС) и потом усиливается в КУ = - (1 + RОС/RВХ) раз. Произведение КВХ* КОС дает видимое усиление инвертирующего усилителя KИУ = - (RОС/RВХ). А вот усиление входного шума, не ослабляемого в обвязке, - правильное для оценки устойчивости. Скрытое ослабление может быть полезным для того же КР1407УД3:

Stab_OP_Amp.PNG.0a992d62f23cee6fd4b0dc9c35b680e4.PNG

 

Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

@Falconist, инвертирующий усилитель с коэффициентом усиления k (по абсолютной величине) имеет такую же стабильность, как неинвертирующий с коэффициентом усиления 1+k (я имею в виду стандартные схемы, без компенсации КУ шума). Это не диванные размышления, а наука, на которую выше было приведено множество ссылок. То, что советские инженеры в каком-то микшере применили неподходящий ОУ, приводивший к возбуждению, никак не противоречит возможности использования ОУ в схемах с ослаблением -- тот ОУ так же возбуждался бы и в схеме с КУ > 1.

12 часов назад, blak566 сказал:

кстати почему нет резистора на неин входе? ,вроде его заземляют через резистор равный в ос

Его заземляют через сопротивление, которое видит второй вход, если хотят убрать ошибку, вызванную током смещения. Во многих случаях этой ошибкой можно пренебречь. В данном случае она равна 4 мВ макс. В сервисном мануале написано, что этот каскад имеет выход от 0 до -10 В, пропорциональный напряжению на входных терминалах, и видимо эта ошибка несущественна (либо съедается при окончательной калибровке).  

32 минуты назад, J_Ohm сказал:

Скрытое ослабление может быть полезным для того же КР1407УД3:

Да, это как раз то, что в западной литературе называют "noise gain compensation". Выше я также приводил SPICE симуляцию этого.

Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

Присоединяйтесь к обсуждению

Вы можете написать сейчас и зарегистрироваться позже. Если у вас есть аккаунт, авторизуйтесь, чтобы опубликовать от имени своего аккаунта.
Примечание: Ваш пост будет проверен модератором, прежде чем станет видимым.

Гость
Unfortunately, your content contains terms that we do not allow. Please edit your content to remove the highlighted words below.
Ответить в этой теме...

×   Вставлено с форматированием.   Восстановить форматирование

  Разрешено использовать не более 75 эмодзи.

×   Ваша ссылка была автоматически встроена.   Отображать как обычную ссылку

×   Ваш предыдущий контент был восстановлен.   Очистить редактор

×   Вы не можете вставлять изображения напрямую. Загружайте или вставляйте изображения по ссылке.

Загрузка...
  • Последние посетители   0 пользователей онлайн

    • Ни одного зарегистрированного пользователя не просматривает данную страницу
  • Сообщения

    • Ну, я то давно собрал (самую первую версию) и он у меня резервным 10 лет в копейками уже. Обмерил его недавно случайно  . Все нормально. Есть мнение, что просто неинверт LM3886 и A&R на ней же, это разные усилители. A&R лучше.  
    • Аудиоманьяка-не делал. Но первое, что я спаял,  был усь из китайского набора на 3886. После дешевых компьютерных колонок китайский 3886 на трехполосках-был, конечно, откровением. Очень радовался. Потом спаял "Динамит". При схожих "нищенских" БП бас (вернее, панч даже) на 3886 заметно хуже и смазаннее. Помнится, на первых включениях "Динамита" на пинковской The Happiest Days of Our Lives аж присел от неожиданности. С тех пор с недоверием отношусь к м/с УМ... Возможно, зря... Ну и сам Аудиоманьяк, по моему мнению,  уж слишком напористо и самоуверенно высказывается по отношению к своему усю и другим конструкциям.
    • Есть и такой макетный вариант (чисто аудиофильской сборки)- 
    • Идеально! Просто, идеально! На W10 64 находятся 2 физических ком порта(1 и 2) и один виртуальный (перенастроенный 10-й) при запуске программы определяются все три порта, по порядку: ком 1, ком 10, ком 2. Если же запущена программа (у меня программатор в выбором ком порта), и она занимает какой либо ком порт, при запуске BootLoader12 определяются только свободные ком порты. Опробовано со всеми доступными портами, прекрасно все определяется. Ну и конечно-же проверены самые главные функции: бутлодер определяется с первого раза (в первой версии определялся со второго раза,.... не существенно), еепром записывается, флеш тоже записывается! (у меня битый чип, и флеш не записыватся,.... не существенно). Огромнейшее СПАСИБО ВЕЛИЧАЙШЕМУ МАСТЕРУ! (... это тяжелый труд, знаю по себе ...)
    • Дожили, "ардуино" на капельку .моющего надо..  Удалил, мне не надо. Факт. Надеюсь - "тупизм" не победит интеллект. 
    • Фото нет. И это не печать, просто кусочек текстолита. Поставил точки, засверлил, поставил детали, распаял выводами. Да там работы - на 15 мин. Убрать С1, С2, землю из розетки. (3-й провод,который по схеме припаян к земле)
    • AlexeyStudent.  Даже не смотрел. Тема на диплом радиоинженера. Можете поверить. Через 16 лет.. Входное сопротивление - это ток через входное сопротивление при определённом напряжении на входе. И началось..
×
×
  • Создать...