Правильная схема поддержания нуля на выходе

[misha88]

Открыть эту уже не раз обсуждавшуюся тему меня заставили множество негативных откликов на работу схемы поддержания нуля на выходе. А может, как в известном анекдоте, она не нравится тем, кто не умеет её готовить? Решил снова в сотый раз повторить необходимые условия для правильной её работы (естественно только для тех, кто не знает). Прежде всего, большая часть ошибок связана с неправильным выбором операционного усилителя (очень часто используют совершенно неподходящие для этих целей TL071\TL072\TL081\TL082, а потом пишут о плохом звуке). Поскольку эта схема представляет собой интегратор очень низких частот, для которого особенно важны высокое входное сопротивление, малый входной ток и высокая точность входной цепи (малое напряжение смещения и его малый температурный дрейф, причём последнее очень важно, т.к. при таких низких частотах изменение температуры имеет тот же порядок времени), то необходимо использовать прецизионный операционный усилитель с полевиками на входе. Самыми дешёвыми, но без ущерба качеству, будут TL051\TL052, особенно с буквой А, но естественно подойдут и более дорогие AD8510, ОРА132 и т.д. Вторая ошибка связана с цепью защиты входа операционного усилителя, когда для этого просто устанавливают диоды. Но у подавляющего большинства типов диодов обратные токи находятся выше 1-10нА, увеличиваясь с температурой (правда есть особые диоды с низкими утечками, например, BAV45), что совершенно недопустимо для интегратора. Выходом может быть применение в качестве диодов полевиков, самый лучший из которых (и не дорогой) это PN4117A, у которого максимальный ток утечки 1рА. А третья ошибка это использование некачественных пассивных деталей: резисторы должны быть металлоплёночные (или в случае SMT тонкоплёночные), а конденсаторы обязательно полипропиленновые. Входной фильтр R2, С2 защищает операционный усилитель от высокочастотных помех (если важен апериодический режим работы схемы, не стоит понижать частоту среза этой цепи ниже 10кГц). Ну и естественно подключить ноль схемы в правильную точку усилителя (куда подключают и выход на колонки).

[Walter]

Позволю себе отметить еще ряд моментов. Надо понимать, что защитные диоды (либо др. ограничители напряжения на входе интегратора) нужны не просто для его защиты, а для обеспечения правильной работы замкнутой петли САР, которую образуют сервоцепь и усилитель, в условиях больших входных воздействий на интегратор, дабы в системе не возникало перерегулирования по входу и долгого процесса восстановления.

Дмитрий, а что будет с усилителем, если на входе интегратора уже 0,6В?

[Lynx]

Немного не понял вопроса. В общем случае интегратор будет изменять собственное выходное напряжение с заданной его параметрами скоростью до тех пор, пока оно не станет достаточным для приведения выходного напряжения усилителя до 0В, разумеется при условии достаточности глубины регулирования, определяющейся усилением в петле САР и раствором регулировочной характеристики.

[Walter]

Немного не понял вопроса. В общем случае интегратор будет изменять собственное выходное напряжение с заданной его параметрами скоростью до тех пор, пока оно не станет достаточным для приведения выходного напряжения усилителя до 0В, разумеется при условии достаточности глубины регулирования, определяющейся усилением в петле САР и раствором регулировочной характеристики.

Я веду к тому, что когда уже на входе интегратора 0.6 , то пользователя будут больше волновать вопросы какое постоянное напряжение было на выходе самого УН, что произошло с его выходниками, как сработала защита и в каком состоянии его колонки.

[Lynx]

Коллега, не прикалывайтесь

[vd_two]

Для работы в серво наилучшими свойствами (включая цену) ИМХО являются AD845 и LT1122. В качестве защитных диодов хорошо ведут себя зеленые светодиоды, которые для защиты от фотоэлектрических эффектов лучше затянуть в черную термоусадку (или покрасить).

[SashaNetrusov]

... Этим мегаомом врят ли вход опера выбьеш. Даже если на выходе уся напряжение равно источнику питания. Поэтому защита по входу не нужна. Многие проблемы исчезают если выход интегратора подключать непосредственно перед выходным каскадом уся через резистор - он же = нагрузка УН. Любой опер с очень малым входным током, с полевиками на входе то биш, подойдёт...

[vd_two]

... Этим мегаомом врят ли вход опера выбьеш. Даже если на выходе уся напряжение равно источнику питания. Поэтому защита по входу не нужна.

Все с точностью наоборот- не ставить диоды- значит иметь потенциально ненадежный аппарат (не страшно при наличии защиты и мешочка запасных ОУ).
Их можно не ставить, если они имеются в примененном ОУ и неинвертирующий вход заземлен. В случае неинвертирующего интегратора или если в цепи неинвертирующего входа стоит резистор для компенсации тока смещения (например для ОУ с БТ на входе) диоды нужны.

[Walter]

Коллега, не прикалывайтесь

Может немного и проутрировал, а может и нет.
Если на входе ОУ (а иммено там ставят диоды) уже 0.6В, значит интегратор выбрал все пределы регулирования и находится глубоко в насыщении.
Нормальная защита будет кричать благим матом и выжигать предохранители. Где-то так.

[SashaNetrusov]

Опера наверняка уже защиту на входе имеют, иначе их бы статика выбивала. Непомню ниодного случая...

[Walter]

Все с точностью наоборот- не ставить диоды- значит иметь потенциально ненадежный аппарат (не страшно при наличии защиты и мешочка запасных ОУ).

Так у многих ОУ есть встроенные диоды. Их вполне достаточно для ограничения. А киловольтных помех в УМ с нормальной РЛС цепочкой на выходе их быть не должно, ибо уволить ее нафиг.

[SashaNetrusov]

Из-за ёмкости интегратора напряжение на входе быстро не растёт. К тому моменту когда появится несколько вольт в нагрузке дым может пойти. Защита уся должна быть...

[vd_two]

Так у многих ОУ есть встроенные диоды. Их вполне достаточно для ограничения. А киловольтных помех в УМ с нормальной РЛС цепочкой на выходе их быть не должно, ибо уволить ее нафиг.

Не всегда ясно, есть ли они. Лично знаю пару смельчаков, поменявших AD845 в серво в течении года- им было лень диоды запаять. Милости просим в их компанию

[Александр Котов]

ЕСли ставить диоды на входе, то ограничение сигнала происходит на уровне 0,6 вольт. Что вызывает громаду гармоник. Поставьте стабилитрон КС175 (двуханодный) и этого не будет.

[Lynx]

В нормальном режиме амплитуда переменной составляющей на диодах не превышает десятых-сотых долей вольта (разумеется, при наличии входного ФНЧ, который является обязательным элементом) и искажения от ограничения отсутствуют как класс. С двуханодными стабилитронами или встреечно включенными стабилитронами тоже не всё хорошо, если рассматривать уж совсем досконално. Их емкость при изменении мгновенного значения напряжения на них от о В до напряжения пробоя может изменяться в сотни раз, что дает эффект во многом похожий на ограничение. В нормальных же режимах, переменная составляющая сигнала на этих элементах должна быть раз в 10...20 как минимум меньше, чем начало изгиба их характеристик, т.е. порогового напряжения диодов.

---------- Добавлено в 21:31 ---------- Предыдущее сообщение в 21:29 ----------

Если на входе ОУ (а иммено там ставят диоды) уже 0.6В, значит интегратор выбрал все пределы регулирования и находится глубоко в насыщении.
Нормальная защита будет кричать благим матом и выжигать предохранители. Где-то так.

Так я же именно это и имею ввиду. Если там УЖЕ ПОСТОЯННЫХ 0.6 вольта, то уже нужен не интегратор, а демонтаж усилителя с изучением что же такое с ним случилось

---------- Добавлено в 21:36 ---------- Предыдущее сообщение в 21:31 ----------

Не всегда ясно, есть ли они. Лично знаю пару смельчаков, поменявших AD845 в серво в течении года- им было лень диоды запаять. Милости просим в их компанию

Для статистики: выходили из строя следующие типы ОУ (не обязательно сгорали полностью, увеличение шумового напряжения в 10...100 раз тоже считаю выходом из строя): AD845, OPA627, LT1122, AD843, OP42.
Кстати, в ОУ с ПТ с pn-переходом никаких защитных диодов на входах нет. Они есть только в ЩУ с МДП - входом (СА3140) и ряде прецизионных ОУ с малым уровнем входного смещения и шума (ОР07, ОР27, ОР1177 и др) именно для предотвращения деградации входных биполярных транзисторов большим дифференциальным сигналом. Для JFET ОУ это не страшно.

[Александр Котов]

Емкость стабилитрона включена параллельно конденсатору фильтра (неинвертирующий интегратор) с номиналом 2,2 мкф, так что без разницы ее изменение.
А с учётом сдвига напряжения на входе ОУ ограничение наступает раньше. Иногда в фонограмме встречаются инфранизкие частоты, серии низкочастотных сигналов большого уровня, и, редко встречающиеся случаи портят впечатление от усилителя. Проверено... Кстати, особенно заметен эффект с дешёвыми ОУ (у меня стоит ОР07), так как на ВЧ их усиление резко падает, и, появившиеся на входе гармоники не подавляются.

[Lynx]

Емкость стабилитрона включена параллельно конденсатору фильтра (неинвертирующий интегратор) с номиналом 2,2 мкф, так что без разницы ее изменение.
А с учётом сдвига напряжения на входе ОУ ограничение наступает раньше. Иногда в фонограмме встречаются инфранизкие частоты, серии низкочастотных сигналов большого уровня, и, редко встречающиеся случаи портят впечатление от усилителя. Проверено... Кстати, особенно заметен эффект с дешёвыми ОУ (у меня стоит ОР07), так как на ВЧ их усиление резко падает, и, появившиеся на входе гармоники не подавляются.

При наличии входного фильтра - совершенно справедливо, нелинейность емкости совершенно непринципиальна из-за её малого значения. В неинвертирующем интеграторе я обычно ставлю не диоды, а встречные стабилитроны на 3.3В. То есть ограничение сигнала на входе неинвертирующегно интератора на уровне примерно 4В.
Кстати, установка низкочастотных ОУ в интеграторе, казалось бы работающем только с низкими частотами, является одной из распространенных ошибок, приводящих к мифам о плохости интеграторов.

[Walter]

Кстати, установка низкочастотных ОУ в интеграторе, казалось бы работающем только с низкими частотами, является одной из распространенных ошибок, приводящих к мифам о плохости интеграторов.

Дима, ты ж знаешь, что при интернет общении ты будешь понят единственным неправильным образом и потом будешь множество раз цитирован.

Нужно обеспечивать постоянное и частотно независимое выходное сопротивление сопротивление интегратора. Чем это обеспечится- конденсатором после медленного ОУ(с учетом его устойчивости при работе на емкость), повторителем после медленного ОУ, высокочастотным ОУ - дело вкуса, религии, стоимость и доступных компонентов.

[Александр Котов]

Дело как раз не в выходном сопротивлении. Допустим, оно увеличится до 10 ом. Но последовательно включенный резистор, котрый всё равно стоит на выходе ОУ, в десятки раз больше. А вот работа интегратора на ОУ с узкой полосой пропускания станоится неидеальной, ВЧ компоненты пролезают на выход.

[misha88]

Важность тех или иных характеристик операционного усилителя в качестве интегратора низких частот зависит от используемой схемы: инвертирующей или неинвертирующей, а также выбора характера реакции: апериодической (что не позволяет поставить низкочастотные фильтры до и после интегратора) или нет. Для инвертирующего интегратора с апериодической реакцией очень важна скорость нарастания выходного сигнала (несмотря на низкую частоту работы), а не единичная частота применённого ОУ, что и не позволяет использовать медленные прецизионные ОУ (см. любой учебник). Для инвертирующего интегратора с низкочастотным фильтром на входе (а значит и неапериодической реакцией) и неинвертирующего интегратора этого ограничения нет. Значит, если стоит задача использовать только медленные прецизионные ОУ (например, ОР07, ОР177 и т.п.) и нужна апериодическая реакция, то подходит только неинвертирующий интегратор, но и его надо правильно готовить, т.к. его правильная работа обеспечивается только при условии идеального равенства входных резисторов и конденсаторов, что требует их попарного подбора с точностью не менее 0.1%.

[Yury Novikov]

Сколько умных слов на пустом месте.