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).

[SergioT]

, насчет них сомневаюсь, в даташите про букву Z что-то ничего не нашел.

Z это безсвинцовая версия, вполне нормальное обозначение

[misha88]

Vadeg, я посмотрел вашу схему. Апериодическая реакция может быть только, если произведение R15C9 не менее, чем в 4 раза больше произведения R4C1, небольшой выброс если больше в 2-4 раза, а если отношение R15C9\R4C1 меньше 2-х, то будет колебательный процесс (если вы подключите резистор от затвора VT1 на землю, то в R4C1 вместо R4 надо подставлять значение R4 параллельно этому резистору). А как у вас получилась частота 3.5 Гц? Она равна 1 делить на 2*пи*корень из R4C1R15C9, у меня вышло 0.27 Гц. Входной фильтр перед R15 сделать как на рисунке из первого поста, т.е. 22к-470пкФ.

[Lynx]

Я бы рекомендовал немного снизить коэффициент передачи петли САР, резистор 330 ком перенести именно ПОСЛЕ R4, чтобы они образовывали делитель для выходного напряжения ОУ.

[misha88]

Убрал

[Olegyurich]

Дмитрий и другие, кто в курсе. Поясните пожалуйста, в чем все-таки проблема медленных ОУ при использовании в интеграторе.

[Lynx]

Посты 35, 37, 39. Достаточно подробно описывают ситуацию

[Olegyurich]

Собственно, эти посты и породили мой вопрос...

[Александр К.]

Апериодическая реакция может быть только, если произведение R4C1 не менее, чем в 4 раза, больше произведения R15C9,

misha88, покритикуйте, пожалуйста, схему.

[misha88]

Собственно, эти посты и породили мой вопрос...

Уточните вопрос, о какой схеме интегратора идёт речь.

misha88, покритикуйте, пожалуйста, схему.

Во-первых, сразу бросается в глаза неправильное расположение защитных диодов, во-вторых, условие апериодичности из моего поста 62 дано для повторителя (для схемы из поста 53), у вас же охватываемая схема имеет усиление 10, поэтому условия другие (это усиление входит в формулу добротности, которая не должна для апериодичности превышать 0.5).

[Александр К.]

неправильное расположение защитных диодов

Точнее можно?

поэтому условия другие.

Можно сказать какие? Схема-то типовая.

[vd_two]

Во-первых, сразу бросается в глаза неправильное расположение защитных диодов, во-вторых, условие апериодичности из моего поста...

Вообще-то сразу бросается в глаза, что схема Александр К. улетит в перекос из-за положительной ОС по постоянному току.

[misha88]

Вообще-то сразу бросается в глаза, что схема Александр К. улетит в перекос из-за положительной ОС по постоянному току.

Совершенно верно, на главный косяк я не обратил внимание, R4 должен подключаться к плюсовому входу операционника.

[vadeg]

Vadeg, я посмотрел вашу схему, действительно имеющиеся постоянные времени схемы поддержания нуля на выходе приведут к колебательным процессам. Апериодическая реакция может быть только, если произведение R4C1 не менее, чем в 4 раза, больше произведения R15C9, небольшой выброс если больше в 2-4 раза, а если отношение R4C1\R15C9 меньше 2-х, то будет колебательный процесс (если вы подключите резистор от затвора VT1 на землю, то в R4C1 вместо R4 надо подставлять значение R4 параллельно этому резистору). А как у вас получилась частота 3.5 Гц? Она равна 1 делить на 2*пи*корень из R4C1R15C9, у меня вышло 0.27 Гц. Я советую поменять местами C1 и C9 (я понимаю рекомендации Lynx, но для вашей схемы постоянную времени R15C9 придётся уменьшить, иначе придётся увеличить С1 до нескольких десятков микрофарад, а это уже электролит), увеличить R4 до 470к, а резистор 330к поключить от ножки 6 операционника на землю (это обеспечит соединение затвора VT1 с землёй, но не уменьшит постоянную времени R4C1). Входной фильтр перед R15 сделать как на рисунке из первого поста, т.е. 22к-470пкФ.

Я считал так f=1/2*Пи*R15*C9. Но я все же не понимаю причем тут C1 и R4? С1 - разделительный конденсатор, а R4 входное сопротивление (которое является нагрузкой лампового УН), все вместе представляет собой ФВЧ.
Я почему и интересовался случаем именно с повторителем, т.к. он не меняет фазу сигнала и имеет Ку < 1. Та схема которую я привел, имеет физическую реализацию в макете и имеет апериодический характер работы, т.е. устанавливает +4В на затворе полевика в момент подачи питания, при этом на выходе 0В. Я подавал на вход разные частоты начиная от 10Гц и ничего колебательного не увидел. R4 я увеличивать не хочу, т.к. это скажется на полосе пропускания всего повторителя из-за влияния емкости затвора VT1. А в качестве нагрузки лампового УН такой номинал R4 позволяет использовать в УН триодный каскад с резистором в цепи анода. Но это я отвлекся. Входной фильтр перед интегратором я довесил. Из R4 я так понимаю надо сделать делитель, который сохранит входное сопротивление повторителя и при этом позволит работу интегратора. С этим все ясно. Не ясно причем тут C1 R4?

[misha88]

Я считал так f=1/2*Пи*R15*C9. Но я все же не понимаю причем тут C1 и R4? С1 - разделительный конденсатор, а R4 входное сопротивление (которое является нагрузкой лампового УН), все вместе представляет собой ФВЧ.

R4С1 представляет собой ФВЧ для входного сигнала, а для сигнала с интегратора представляет собой ФНЧ при подключении источника сигнала (если конечно у вас источник сигнала не имеет выходное сопротивление в мегаомы), поэтому передаточная функция сервосистемы становится второго порядка, и частота определяется той формулой, что я привёл (если бы вместо повторителя, как у вас, был бы усилитель, то в этой формуле в числителе надо было бы вместо единицы подставить корень из коэффициента усиления этого усилителя, т.е. частота бы увеличилась, как и добротность системы).

Я подавал на вход разные частоты начиная от 10Гц и ничего колебательного не увидел.

Так колебательный процесс не от входного сигнала, а от работы сервосистемы.

R4 я увеличивать не хочу, т.к. это скажется на полосе пропускания всего повторителя из-за влияния емкости затвора VT1.

Полоса пропускания всего повторителя на высоких частотах не зависит от R4.

[Olegyurich]

Уточните вопрос, о какой схеме интегратора идёт речь.

Ну, например,как в Lynx17:http://lynxaudio.narod.ru/articles/lynx17/lynx17.pdf
Такая схема мне наиболее интересна. Но и про другие схемы интересно будет узнать.

[vadeg]

misha88, Спасибо, теперь дошло!
Получается чтобы отвязаться от влияния C1R4 надо после интегратора поставить повторитель?

[misha88]

Ну, например,как в Lynx17:http://lynxaudio.narod.ru/articles/lynx17/lynx17.pdf
Такая схема мне наиболее интересна.

Это неинвертирующий интегратор, и в нём медленные ОУ будут работать хорошо (при условии точного равенства R11=R17 и С11=С13), но если это биполярные ОУ, то на выходе будет значительный шум из-за больших величин R11 и R17, поэтому там и стоит ОУ на полевиках.

---------- Добавлено в 12:45 ---------- Предыдущее сообщение в 12:31 ----------

misha88, Спасибо, теперь дошло!
Получается чтобы отвязаться от влияния C1R4 надо после интегратора поставить повторитель?

Не получится, но этого и не надо. Свой пост 62 писал вечером, и по ошибке поменял местами числитель и знаменатель (пост отредактировал), так что у вас соотношение постоянных времени правильно, извиняюсь за ненужную тревогу.

[Olegyurich]

Угу, ну вот и хорошо.
А в чем проблема с инвертирующим интегратором?

[Александр К.]

Совершенно верно, на главный косяк я не обратил внимание, R4 должен подключаться к плюсовому входу операционника.

И сколько должно быть R4?

[misha88]

Угу, ну вот и хорошо.
А в чем проблема с инвертирующим интегратором?

Моё мнение на основе моих знаний отражено в посте 39, если вы с ним не согласны, то надо спрашивать не у меня. Но сообщения многих людей на разных форумах о лучшем звуке с более быстрыми операционниками сходятся с тем, что я читал в книгах об интеграторах. Впрочем, немаловажно, в какой усилитель вы встраиваете серво, если в усилителе изначально высокий уровень инфранизких искажений, то никакой операционник в серво звук не ухудшит.

И сколько должно быть R4?

А самому прикинуть трудно или вы меня проверяете? Мой ответ 22к и ниже, но как вы проверите? По моему выгоднее уменьшить R5 или С2, чем так делить.