Композитный ОУ . Плюсы и минусы такого решения.

[.Васильев]

Есть вот такое интересное решение как композитный оу .Когда два независимых друг от друга прибора работают как единое целое.Когда можно меняя сочетания применяемых операционных усилителей получать необходимые параметры. Вот и хотелось обсудить все достоинства и недостатки этого решения.

[.Васильев]

Ну так что по плате? Какое резюме будет?

[Edgar]

Ну так что по плате? Какое резюме будет?

Отвод на делитель ООС (С4R5) я бы сделал от точки, где ножки реле стоят. Также постарался бы сделать к реле отдельное ответвление от соединения плеч. И на ООС с ответвления брать сигнал.

[.Васильев]

ну это понятно, параллельно сделал для внешней красоты ,иначе перекрестье на рисунке получалось и путаница . Реле можно подвинуть. А остальное как?

[Shaq]

А чего ОУ не СМД? Складские запасы?

[.Васильев]

Shaq, да в соике у меня есть только пара АД825, остальные в дипе или в золоте в круглых корпусах. Хотя можно и в соике прикупить несколько камней.

[Edgar]

ну это понятно, параллельно сделал для внешней красоты ,иначе перекрестье на рисунке получалось и путаница . Реле можно подвинуть. А остальное как?

За остальное глаз не цепляется .

[ViktKors]

Вот добил можно считать окончательно.

Композит вполне работоспособен,какой там заход фазы? График кажет совсем иное.

Работает? Просто я натыкался где-то на фразу: "Не понимаю,АЧХ/ФЧХ вроде нормально,но свистит гад"
Решили проблему устойчивости?

Просто даже в симуляторе схемка (которая с транзисторами) "не совсем" устойчива.

К сожалению, мои картики в этой ветке погибли (видимо еще во время сноса), потому просто выкладываю АФЧХ, способ ее получить и файл для симулятора, где можно насимулировать АФЧХ петлевого усиления.

Тут видно, что в зоне единичного петлевого усиления (+/-10 дБ), где обычно предполагается запас по фазе не менее 30°, дела обстоят не очень.
Вообще конечно, для проверки стоит разорвать петлю и у второго ОУ, но там вроде как все нормально.

*Разрывать петлю ООС нужно только по переменке, по постоянному напряжению она по прежнему осуществляется через управляемые источники напряжения и RC цепочку с большой постоянной времени.
По-хорошему, конечно нужно соблюсти еще и равенство импедансов на входах ОУ и в цепях ОС "до" и "после" разрыва петли ОС, но в данном случае это уже не так критично. Разве что подключить к точке "ООС" конденсатор в пару пФ на землю (для имитации входной емкости ОУ).


Vas_OOC.CIR

[Slava!!!]

Ну так что по плате? Какое резюме будет?

Явно использованы не все возможности повышения компактности разводки силовой части. Площадь контура, образованного выходными транзисторами, дорожками питания, дорожкой, соединяющей эмиттеры выходных транзисторов и земляной дорожкой между конденсаторами фильтра силового питания, надо стремиться всячески уменьшать для снижения наводок, порождаемых протекающими по контуру импульсными токами, на сигнальные цепи. Реле можно развернуть, конденсаторы фильтра питания и разъемы питания сдвинуть ближе.

О желательности снятия сигнала на реле не прямо с дорожки, соединяющей эмиттеры выходных транзисторов, а с Т-образного ответвления от нее, уже говорилось. Добавлю, что таким же образом желательно присоединять к дорожке между конденсаторами фильтра питания землю от АС. Зачем - можно почитать у Селфа http://libbib.org/?p=2253

[.Васильев]

ViktKors, Это мы с Виктором Жуковским неивертирующий вариант никак не можем запустить!! не получается.Хоть лопни.Точнее получается,но приходишь к почти стандартной схеме и почти без выигрыша в усилении.Видели на сталкере.

---------- Добавлено в 07:50 ---------- Предыдущее сообщение в 07:37 ----------

ViktKors, интересная симуляция.Но только у меня микрокап на ней глючит.Показывает ошибку сходимости при нахождении рабочей точки.

[ViktKors]

.Точнее получается,но приходишь к почти стандартной схеме и почти без выигрыша в усилении.

Тут вопрос в том, зачем нужен выигрыш в усилении.
Обычно избыточное усиление нужно чтоб линеаризовать выходной каскад, а с этой точки зрения обе структуры на картинке (Ваша - слева, "стандартная" - справа) практически эквивалентны:

Здесь вход закорочен, а источник напряжения (включенный последовательно с выходом) иммитирует дополнительное напряжение искажений выходного каскада.

При этом, хотя усиление во "внешней" петле ООС у этих схем различается очень сильно, подавление искажений определяется не только "внешней" петлей ООС.

Так что (если именно выское усиление во внешней петле ООС не явлется самоцелью, да и зачем?) распределять местную и общую ООС внутри композита можно "по желанию".

.интересная симуляция.Но только у меня микрокап на ней глючит.Показывает ошибку сходимости при нахождении рабочей точки.

У меня тоже пару раз глючил, скорее всего дело в настройках. Потому я и перенес схемку с нужными моделями в чистый файл и все заработало, разбираться почему так, я не стал.

ПС. Ваша версия тоже отлично стала работать после понижения номиналов в RC цепи между источниками напряжения до 3 Ома и 3 Фарады - после сотни кГц они не влияют на АФЧХ.
Еще может поспособствовать убивание содержимого странички "Text"

Вообще говоря, проверка устойчивости (причем в каждой петле ООС когда их несколько, как у Вас) это не столько "интересная симуляция", сколько обязательный шаг при проектировании схемы, как его можно "обойти" - ума не приложу .

[.Васильев]

вот к такому композиту и пришел в случае неинвертирующего уся.

ViktKors, не надо от меня ждать точные технические термины.Я хоть стараюсь сответствовать,но базовое образование у меня 10классов и все. много в моделировании я не знаю.Я же говорю,чисто интуиция . Но я учусь.
Вопрос .Влияние частотзависимой моестной оос учитывалось в моделировании,в вашем файле? я его не могу запустить

[ViktKors]

Offтопик:

не надо от меня ждать точные технические термины

ну тут нас, чистых любителей, много. На то и форум

Влияние частотзависимой моестной оос учитывалось в моделировании,в вашем файле? я его не могу запустить

По идее, метод "разрыва петли" учитывает все, что имеет отношение к устойчивости в данной петле ОС.

Я посмотрю, что мешает запустится.

дополнение
Попробуйте так. Проще, но в принципе, то-же самое, нагрузка в 300 кОм роли не играет
Vas_OOC_1.CIR

[.Васильев]

а что мой метод измерения АЧХ/ФЧХ не точен?

---------- Добавлено в 17:58 ---------- Предыдущее сообщение в 17:55 ----------

Открыл с другим ОУ.АЧХ повторяет измерение АЧХ на входе второго оу. Картинка схожая,вру обратная .

---------- Добавлено в 18:00 ---------- Предыдущее сообщение в 17:58 ----------

Одно смущает.Сигнала выше 2,5мгц не может быть .А там 10мгц.
Звиняюсь за описку ,конечно выше.
Вот АЧХ после первого ОУ

[ViktKors]

а что мой метод измерения АЧХ/ФЧХ не точен?

Подсчет отношения выходного напряжения (на нагрузке) к дифференциальному входному у первого ОУ (так?) - это не метод определения усиления в петле ООС.
В таком соотношении никак не увидеть ничего кроме коэффициента усиления самого усилителя, если тому отключить ООС.


Для устойчивости усилителя важно исключить условия самовозбуждения. Это когда малейший сигнал (например шум входного каскада), будучи усиленным возвращается ко входу усилителя в "неподходящей" фазе, опять усиливается и так вплоть до генерации или запирания.
Соответственно важно именно усиление в петле ООС. По цепи вход - усилитель - цепь ООС - вход.

Для того, чтоб увидеть это петлевое усиление (которое и позволяет судить об устойчивости) цепь ООС отрывают возле входа усилителя, на вход усилителя подают некий сигнал и смотрят в какой форме он вернется ко входу после прохода по петле.

Во многопетелвых схемах (вроде композитов) таких петель несколько и условия генерации могут сложится в любой их них, поэтому стот их все проверять на устойчивость. Для этого можно разорвать каждую из них и посмотреть, удовлетворяет-ли сигнал критериям устойчивости после прохождения данной петли.

---------
Это верно, что порой проще не разрывать петлю ООС, а просто оценить дифф напряжение на входе усилителя. Например иногда петлевое усиление KB можно подсчитать из входного напряжения (от генератора) как:
KB = Uin/Udiff - 1
Но при этом нужно отследить некоторое количество моментов (вроде того куда подключен генератор, какой знак у Udiff, и т.д), как итог - есть весьма отличная от нуля вероятность ошибиться/накосячить, так что такие способы весьма рискованы.

[.Васильев]

Я думаю устойчивость уся можно косвенным способом на прямоугольнике узнать.но очень грубо.по отсутствию артефаков на сигнале. И на выходе уся и в точке суммирования входного сигнала и выходного.тут все чистенько .

[ViktKors]

Я думаю устойчивость уся можно косвенным способом на прямоугольнике узнать.но очень грубо.по отсутствию артефаков на сигнале. И на выходе уся и в точке суммирования входного сигнала и выходного.тут все чистенько .

Это не способ определения устойчивости, это популярный тест, который к тому-же не всегда применим.

Например композит (у которого петлевое усиление спадает быстрее обычных 6 дБ/окт) просто не обязан вообще уметь работать в на такой сигнал.

Есть еще вопрос частотнозависимых ОС (каковых большинство), они отчасти "отфильтровывают" выбросы.

Кроме того, прямогольник большой амплитуды позволяет заметить генерацию на значительных отклонениях режимов от малосигнальных, когда параметры деталей (т-же межэлектродные емкости транзисторов) "уплывают" и могут просто вывести усилитель из устойчивого режима. - Это интересно, но напрямую не относится к теме.


Ну и ИМХО самое главное. В глубокоООСных схемах вроде Вашего композита условия устойчивости выполняются только для очень узкой области. Выше и ниже по частоте запас по фазе очень быстро исчезает.
Например в этой схеме запас по фазе исчезает до нуля уже при падении усиления -1.5 дБ. На практике (не в симуляторе) это означает, что стоит "промахнуться" с усилением на 15% и усилитель засвистит.
Что избежать подобного необходим некий запас. Сколько - вопрос дискутируемый (зависит от..), но запас градусов в 30 в диапазоне усилений +/-10 дБ относительно нуля - ИМХО вполне разумный выбор.


Попробуйте. Научиться разрывать цепь по переменному напряжению несложно, зато преимущества очевидны. И не нужно будет уговаривать себя и других, что "не разрывая цепь ООС, но хитро извернувшись, можно получить некий результат, который таки имеет какое-то (пусть и условное) отношение к действительности"

[.Васильев]

Ну скоро проверю на практике.Первый оу все же не высокоскоростной,думаю ничего страшного не будет.Чет уверенность есть .

[.Васильев]

Ну что же.Покопался в файле с учетом ваших замечаний.Вот результат. 163градуса на 0.Для глубокоосника считаю неплохо.

[ViktKors]

163градуса на 0.Для глубокоосника считаю неплохо.

Но почему "для глубокоООСника" 17 градусов запаса по фазе должно быть "неплохо"? Разве он в чем-то особенный?

Это хорошо, но это в симуляторе.

В реальности АЧФХ петлевого усиления определяется параметрами ОУ (зависят от экземпляра), пассивных компонетов цепей ОС (скажем для кондесаторов обычен разброс параметров в 10%), паразитных емкостей и индуктивностей (которые на таких частотах уже "резвятся" вовсю) и так далее, и тому подобное.
Вот и получается, что даже просто "попасть" в симулированную АЧХ - дело случая.
Но даже если попасть удалось (например отладкой на макете), остается еще нестабильность парметров. Уход граничных частот от температуры, зависимость АФЧХ от вида нагрузки, "плавание" параметров от выходного напряжения, генерация искажений (которые тоже изменяют отклик в петле ООС) и т.д. и т.п.
Насколько стабильна АФЧХ реального усилителя - вопрос дискутируемый, но 30° запаса по фазе не с потолка взялись.
О чем почему-то часто забывают - так это запасе по усилению. Упомянутые 30° запаса по хорошему должны сохраняться и при всех возможных колебаниях усиления. Причем колебания усиления на десятки процентов (несколько дБ) - обычная штука. А если еще учесть, какая редкость подгонка АФЧХ на макете под заданную форму, вполне можно исходить из колебаний усиления в несколько раз.

Потому обеспечение запаса по фазе во всем диапазоне частот, где петлевое усиление составляет от "плюс" 6-10 дБ до "минус" 6-10 дБ - это очень даже разумная практика.

Естественно, если фаза и усиление компонентов застабилизированы (например локальными более широкополосными ОС), если размах сигнала невелик и т.п. все эти условия могут быть куда менее строгими.
Но именно для случая композита с кучей деталей, транзисторным выходом (параметры зависят от сигнала), да еще и плавающим питанием (кто знает как оно сыграет) запас устойчивости никак не помешал бы.

[.Васильев]

Offтопик:

Я сейчас на работу ухожу.Там подумаю.