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).

[Александр К.]

А самому прикинуть трудно или вы меня проверяете?

Не проверяю.
Я бы посчитал так. Максимальный уход нуля берём 1 В. Максимум на выходе ОУ принимаем 10 в. Тогда усиление в петле серво должно быть 1в/10в=0,1. Усиление по входу серво 11. Т.е. сигнас с ОУ делим в 100 (примерно) раз. 1 Meg/100=10 K. Что не так?

[misha88]

Так серво не расчитывают, с точки зрения напряжений ничего делить не надо, ну разве для защиты усилителя или в вашем случае Х1 от перегрузок по входу (т.е. в вашем случае хватит поделить на 11). Я же расчёт вёл с точки зрения апериодической реакции, т.е. произведение R1C1 должно быть больше произведения 44 на С2 и на R4 параллельно R5 ( 44 это 4 умножить на усиление Х1).

[Olegyurich]

оё мнение на основе моих знаний отражено в посте 39, если вы с ним не согласны

Не, дело не в моем согласии или несогласии. Я такие интеграторы пока не использовал. В посте 39 была такая фраза:

Для инвертирующего интегратора с апериодической реакцией очень важна скорость нарастания выходного сигнала (несмотря на низкую частоту работы)

Можно ее раскрыть, либо дать ссылку на какую нибудь книгу на русском языке, где это сделано.

[Александр К.]

misha88, спасибо.

[Vektor18]

Усиление по входу серво 11.

Усилитель Х1 - инвертирующий. Ку = 10

[shkal]

Я тоже не понял, каким боком скорость нарастания и почему именно для инвертирующего интегратора.

[misha88]

Усилитель Х1 - инвертирующий. Ку = 10

Ку = 10 для входного сигнала, а для сигнала с серво Ку = 11 (если подключен источник сигнала с малым выходным сопротивлением) или Ку = 1 (если источник сигнала не подключен), но считать надо по наихудшему варианту, т.е. при Ку = 11.

Можно ее раскрыть, либо дать ссылку на какую нибудь книгу на русском языке, где это сделано.

Прежде всего надо уяснить (потому что в учебниках по ОУ это не разделяют отдельно), почему для интегратора схемы поддержания нуля на выходе усилителя условия отличаются в худшую сторону, чем для работы такого же интегратора при подаче на него периодического симметричного не слишком низкочастотного сигнала: если во втором случае смещение ОУ при определённых условиях (если оно меняется, например с температурой, значительно медленнее сигнала) не входит в формулу интегрирования (компенсируется в полупериодах), а входной ток ОУ не успевает изменить заряд конденсатора, то в первом случае (т.е. в усилителе) это к сожелению не происходит, т.к. входной сигнал интегратора в усилителе представляет собой или несимметричный сигнал, или сигнал вообще отсутствует. Скорость нарастания выходного сигнала и достаточная нагрузочная способность для ОУ важна, чтобы успевать перезаряжать конденсатор в ООС, особенно при смене полярности входного сигнала (конечно в нашем случае не требуются сотни в\мкс, но хотя бы пару единиц должно быть). Что касается частотных свойств ОУ, то в формулу переходной характеристики входят члены K*u*R*C*fср=R*C*f1 и tвхfср (fср-частота первого полюся ОУ) и чем они больше, тем ближе интегратор к идеальному, поэтому более быстродействующие ОУ часто могут быть лучше даже для низкочастотных интеграторов.

[Olegyurich]

"Пара единиц" - это пара В /мкс? Ну вообще, надо потрудиться, чтобы найти ОУ с меньшей скоростью нарастания.
Про несимметричный сигнал - непонятно. Про инвертирующее включение - ничего.

[misha88]

"Пара единиц" - это пара В /мкс? Ну вообще, надо потрудиться, чтобы найти ОУ с меньшей скоростью нарастания.

ОР07-0.2 В/мкс, ОР177-0.3 В/мкс и так многие биполярные прецизионные ОУ.

Про несимметричный сигнал - непонятно.

Не знаю как объяснить иначе, чем написал.

Про инвертирующее включение - ничего.

Наоборот, всё написаное в посте 87 прежде всего относится к инвертирующему включению, в неинвертирующем интеграторе, который на самом деле представляет собой разностный интегратор, вполне возможно не так жёстки условия к смещению и входным токам ОУ.

[Olegyurich]

ОР07-0.2 В/мкс, ОР177-0.3 В/мкс и так многие биполярные прецизионные ОУ.

Т.е. TL071 с 13 в /мкс уже вполне хороша.

Наоборот, всё написаное в посте 87 прежде всего относится к инвертирующему включению, в неинвертирующем интеграторе, который на самом деле представляет собой разностный интегратор, вполне возможно не так жёстки условия к смещению и входным токам ОУ.

Причины непонятны, по крайней мере мне.

[misha88]

Т.е. TL071 с 13 в /мкс уже вполне хороша.

Странный разговор получается с вами, вы явно не читали все предыдущие посты, иначе бы вы поняли важность многих, а не одного, показателей ОУ на качество схемы поддержания нуля, и их влияния на звук, хотя я сразу догадался, почему вы играете непонятливого человека, вы слишком любите TL071 (наверное за низкую цену, угадал?), чтобы принять неподходящее вам.

Причины непонятны, по крайней мере мне.

Это вам любовь к TL071 не даёт понять. Значит одно из двух, или изучать теоретические основы нелинейных цепей и перестать держаться за TL071, или не морочить себе голову и продолжать использовать любимую TL071 (я ещё в начале этой темы предпологал ненужность чтения этой темы тем, кто звучанием своего усилителя доволен).

[Walter]

Причины непонятны, по крайней мере мне.

Это потому, Юричь, шо тебе ТЛ071 нравяЦЦО.
А,мне нравяЦЦо вообще к140уд8, поэтому я вообще не понимаю,притом все и категорически.
Причем тут нагрузочная способность и возможность перезаряжать конденсатор ООС ?
Интегратор в нормальном УМ работает только для компенсации постоянного смещения. Он один раз при включении компенсирует уход нуля из-за источника, и неспешно при работе термодрейф. Какие еше киловольты в секунду, ничего не понимаю. Быстрый ОУ нужен только в одном из вариантов реализации, а не аксиоматично.

[waso]

Есть метод измерения искажений усилителей, когда вход закорачивают, а на выход УМЗЧ с мощного генератора подают сигнал. В итоге усилитель, чтобы поддерживать потенциал выхода на нуле, работает в противофазе сигналу. Следы нелинейности усилителя очень хорошо при этом видно на его выходе...
Напрашивается аналогия с интегратором, подключенному к УМЗЧ в точку с сигналом обратной связи.

[misha88]

Это потому, Юричь, шо тебе ТЛ071 нравяЦЦО.
А,мне нравяЦЦо вообще к140уд8, поэтому я вообще не понимаю,притом все и категорически.
Причем тут нагрузочная способность и возможность перезаряжать конденсатор ООС ?
Интегратор в нормальном УМ работает только для компенсации постоянного смещения. Он один раз при включении компенсирует уход нуля из-за источника, и неспешно при работе термодрейф. Какие еше киловольты в секунду, ничего не понимаю. Быстрый ОУ нужен только в одном из вариантов реализации, а не аксиоматично.

Я вас поздравляю, вы нашли свою любовь (вот идиоты многие самодельщики, всё в поиске, ищут свой идеал), не советую ей изменять, а то стоит только раз вкусить что-то лучшее, и жизненое равновесие нарушится, начинаешь понимать, что кто-то счастливей... Так что и к лучшему, что не понятно или нет желания понять...

[Olegyurich]

Это потому, Юричь, шо тебе ТЛ071 нравяЦЦО.

Нравятся мне блондинки, а микросхемы я нагло использую в своих целях. Причем TL-ки пока вот ни разу не случилось. Просто раз тут уж умные люди собрались, хотел, чтобы все разложили по полочкам.

вы поняли важность многих, а не одного, показателей ОУ на качество схемы поддержания нуля, и их влияния на звук

Минуточку, Вы выше писАли про скорость нарастания, теперь она уже ни при делах? С остальными парметрами мне все вполне понятно, вопросы касаются только скорости нарастания.

---------- Добавлено в 15:54 ---------- Предыдущее сообщение в 15:53 ----------

Быстрый ОУ нужен только в одном из вариантов реализации, а не аксиоматично.

Подробнее...

[Vektor18]

Ку = 10 для входного сигнала, а для сигнала с серво Ку = 11 (если подключен источник сигнала с малым выходным сопротивлением) или Ку = 1 (если источник сигнала не подключен), но считать надо по наихудшему варианту, т.е. при Ку = 11.

Я хотел уточнить, что обсуждаем? Абсурд из пост 68, или пост 79?

[misha88]

Минуточку, Вы выше писАли про скорость нарастания, теперь она уже ни при делах? С остальными парметрами мне все вполне понятно, вопросы касаются только скорости нарастания.

Выше чего (выше я и не только я, а более уважаемые люди, писАли о многих вещах, а не только про скорость нарастания)? А если бы с остальными парметрами было бы вполне понятно, то расстались бы навсегда с TL071 (и в усилении и в интеграторе, а где нибудь в автоматике они сойдут) и завязали роман с более привлекательными объектами.

---------- Добавлено в 14:01 ---------- Предыдущее сообщение в 13:59 ----------

Я хотел уточнить, что обсуждаем? Абсурд из пост 68, или пост 79?

Пост 79.

[Olegyurich]

А если бы с остальными парметрами было бы вполне понятно, то расстались бы навсегда с TL071 (и в усилении и в интеграторе, а где нибудь в автоматике они сойдут)

Я выше писАл, что никогда их не использовал ( уточню - в звуке). Хотя вполне приличные микросхемы, в измерительных приборах они замечательно работают.
Т.е. больше комментариев и ссылок не ждать?

[misha88]

Т.е. больше комментариев и ссылок не ждать?

Если по вопросам, ещё не обсуждавшимся, то почему и нет. Например, не обсуждалось влияние выходного сопротивления ОУ на неидеальность интегратора, но здесь у меня нет достаточной теоретической базы.

[Yury Novikov]

вот идиоты многие самодельщики

Как же это точно сказано.