Терморегулятор на компараторе

[Foks]

Вам виднее.

[КРАМ]

Мне виднее???
Да Вы о чем???
Приятель, это РАДИОТЕХНИКЕ виднее. Природе виднее. А я лишь скудоумный ее почитатель и исследователь.

[Foks]

Хорошо. Открыл учебник, тот который чаще всего использую.
Gray, Hurst, ... "Analysis and Design of Analog Integrated Circuits", 4-е издание.

Раздел 9.3. Instability and the Nyquist Criterion

Цитировать весь раздел не буду, но вот заключение из него:

"If |T(jw)| > 1 at the frequency where ph T(jw) = -180°, then the amplifier is unstable."

[UAЗELR]

Фокс, ты ещё мОлод и Ясен ..............
Ты сперва нормальные книжки почитАй

ps хоть мне и Марк (КРАМ) враг по своему мировозрению... но как человек он не плох...
и тем более как специалист
поэтому, я думаю к его словАм стОит прислушаться

[gregor]

Тема, вроде, про терморегулятор на компараторе, а не про генератор.
Бар-Барсик, базовый резистор надо было оставить. И для уверенного закрывания транзистора добавить еще резистор 5-10 кОм между базой и эмиттером. И еще диод параллельно вентилятору - катодом на +12, анодом к коллектору.

[КРАМ]

Хорошо. Открыл учебник, тот который чаще всего использую.
Gray, Hurst, ... "Analysis and Design of Analog Integrated Circuits", 4-е издание.

Раздел 9.3. Instability and the Nyquist Criterion

Цитировать весь раздел не буду, но вот заключение из него:

"If |T(jw)| > 1 at the frequency where ph T(jw) = -180°, then the amplifier is unstable."

Фокс, я не читал сей книги, а так же не имею ее в наличии, но написано НЕ УСЛОВИЕ САМОВОЗБУЖДЕНИЯ.
Переводим:
Если модуль Т больше единицы, то на частоте, где аргумент Т = -180 (инверсия), усилитель не стабилен.
Таким образом, я вынужден констатировать, что Вы, сударь, выдернули какую то фразу из какого то контекста. И привели ее как условие самовозбуждения. Ясен перец, что инвертирующий усилитель в общем случае устойчив.
Предлагаю пальцы веером не гнуть, а взять нормальный советский учебник по радиотехнике или усилительным устройствам и прочесть его.
Еще раз для особо "умных".
Условие самовозбуждения справедливо для ЛИНЕЙНЫХ четырехполюсников. Для нелинейных нужно рассматривать дифференциальный комплексный коэффициент передачи.
Релаксационные схемы описываются сходным образом, но математика другая.
Продолжаем учить матчасть...

ЗЫ. Чуток в догон. Усилитель может стать генератором на частоте, где его ЛАХ пересекает линию в 0 дБ(единичное усиление) с уклоном 40 дБ/дек. Если усилитель скорректировать таким образом, чтобы точку 0 дБ он прошел с уклоном 20 или 60 дБ/дек, то он станет условно устойчивым.
Причем генерация потому и происходит, как правило, на одной частоте, так как именно на одной частоте выполняется баланс фаз и амплитуд. Это для нескорректированных усилителей с падающей ЛАХ ниже точки ее среза. Заставить генерировать усилитель на двух и более частотах можно только хитрой коррекцией ЛАХ. Тогда возможно несколько раз пересекать линию в 0дБ.
ЗЗЫ.
Для мотивации. Спаяйте, а равно смоделируйте в каком нибудь схемном симуляторе генератор на ОУ с резистивной ПОС. И попробуйте заставить его генерировать.... А мы с Вовой понаблюдаем...
Черт знает, может Вам удастся перевернуть с ног на голову теорию устойчивости...

[КРАМ]

ps хоть мне и Марк (КРАМ) враг по своему мировозрению...

Вова. Я тебе и в этом не враг... Только ты еще об этом не догадываешься.
Время... Время - мудрый судья и учитель....

[Бар-Барсик]

Тема, вроде, про терморегулятор на компараторе, а не про генератор.
Бар-Барсик, базовый резистор надо было оставить. И для уверенного закрывания транзистора добавить еще резистор 5-10 кОм между базой и эмиттером. И еще диод параллельно вентилятору - катодом на +12, анодом к коллектору.

диод у меня уже стоит давно, а оставлять резистор между базой и +12??

[Foks]

Ты сперва нормальные книжки почитАй

Эту книгу написал специалист (не теоретик), который всю жизнь занимается разработкой аналоговых м/с, и она пережила 4 переиздания - я не считаю, что это плохая книга. Одна иностранная фирма у нас провела отбор студентов для обучения по курсу "Advanced analog IC design" и дальнейшего трудоустройства к ним. И они считают этот учебник лучшим в области, я думаю не зря они нас по нему учат.

по теме, а точнее не по теме:
КРАМ Да, приводя цитату, я был не прав в том что сравнил понятия "усилитель нестабилен", "будет устойчиво генерировать". Операционный усилитель (реальный) не является линейным четырехполюсником, Вы правильно обратили на это внимание. Насчет 20/60 дБ и условной устойчивости - я пока такого не знал. Когда мы (по тому самому курсу, в учебном порядке) разрабатывали операционный усилитель, и требовалось сделать его стабильным, мы строили его ЛАФЧХ (путем моделирования в компьютерной программе) и требовалось, чтобы в точке, где фаза равна -180 градусов, усиление было ниже 0 дБ. Когда оно было выше 0 дБ, то при замкнутой ООС (которая вносит еще -180 градусов сдвига фазы) действительно появлялась генерация.

Такая же ситуация к примеру имеет место в блокинг-генераторах: петлевой коэффициент усиления для малого сигнала там значительно больше единицы, но из-за ограничений по питанию он выходит на режим устойчивой генерации.

Условие самовозбуждения справедливо для ЛИНЕЙНЫХ четырехполюсников. Для нелинейных нужно рассматривать дифференциальный комплексный коэффициент передачи.

Для линейных действительно - коэффициент должен быть строго равен единице, но кто говорил про линейные четырехполюсники? Реальная схема не может являться линейным четырехполюсником. Может разве что вести себя близко к линейному в ограниченном диапазоне входных напряжений.

Спаяйте, а равно смоделируйте в каком нибудь схемном симуляторе генератор на ОУ с резистивной ПОС. И попробуйте заставить его генерировать.... А мы с Вовой понаблюдаем...

Без ООС конечно ничего не выйдет. А так, тот же мультивибратор, чем не генератор с ПОС? И Вы хотите сказать у него коэффициент усиления равен единице? Опять же, он становится таковым только засчет ограничений по питанию.

[UAЗELR]

ps хоть мне и Марк (КРАМ) враг по своему мировозрению...

Вова. Я тебе и в этом не враг... Только ты еще об этом не догадываешься.
Время... Время - мудрый судья и учитель....

[КРАМ]

КРАМ Да, приводя цитату, я был не прав в том что сравнил понятия "усилитель нестабилен", "будет устойчиво генерировать". Операционный усилитель (реальный) не является линейным четырехполюсником, Вы правильно обратили на это внимание. Насчет 20/60 дБ и условной устойчивости - я пока такого не знал. Когда мы (по тому самому курсу, в учебном порядке) разрабатывали операционный усилитель, и требовалось сделать его стабильным, мы строили его ЛАФЧХ (путем моделирования в компьютерной программе) и требовалось, чтобы в точке, где фаза равна -180 градусов, усиление было ниже 0 дБ. Когда оно было выше 0 дБ, то при замкнутой ООС (которая вносит еще -180 градусов сдвига фазы) действительно появлялась генерация.

Такая же ситуация к примеру имеет место в блокинг-генераторах: петлевой коэффициент усиления для малого сигнала там значительно больше единицы, но из-за ограничений по питанию он выходит на режим устойчивой генерации.

Условие самовозбуждения справедливо для ЛИНЕЙНЫХ четырехполюсников. Для нелинейных нужно рассматривать дифференциальный комплексный коэффициент передачи.

Для линейных действительно - коэффициент должен быть строго равен единице, но кто говорил про линейные четырехполюсники? Реальная схема не может являться линейным четырехполюсником. Может разве что вести себя близко к линейному в ограниченном диапазоне входных напряжений.

Спаяйте, а равно смоделируйте в каком нибудь схемном симуляторе генератор на ОУ с резистивной ПОС. И попробуйте заставить его генерировать.... А мы с Вовой понаблюдаем...

Без ООС конечно ничего не выйдет. А так, тот же мультивибратор, чем не генератор с ПОС? И Вы хотите сказать у него коэффициент усиления равен единице? Опять же, он становится таковым только засчет ограничений по питанию.

1. ОУ как раз является практически идеальным линейным четырехполюсником. В диапазоне напряжений питания минус насыщение выходного каскада, конечно.
2. Как я уже Вам написал, для нелинейных четырехполюсников достаточно рассмотреть ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОЕ значение комплексного коэффициента передачи. Но это НЕ ОТНОСИТСЯ К РЕЛАКСАТОРАМ. Т.е. генераторам несинусоидальных сигналов (типа меандра)
3. Если отказаться от баланса амплитуд (это Ваша позиция), то почему тогда нельзя построить на ОУ с резистивной ПОС генератор? Ведь есть все условия. И фаза повернута на 360 градусов (почти прецизионно) и усиление почти бесконечно... А генерировать не желает... Как Вы сами сказали.

По поводу релаксаторов. Их поведение описано теорией нелинейных колебаний. Описать на пальцах да и вообще квалифицированно этот класс устройств я не готов. Условия их самовозбуждения при описании используют систему нелинейных дифуравнений. Я не настолько хорошо помню теоретический курс, чтобы осмелится здесь все это описать. Все таки я всего лишь практикующий радиоинженер разработчик , а не научный работник академической лаборатории.
Для мультивибраторов есть простые формулы описывающие период колебаний. Форму колебаний обычно аналитически не рассматривают.
Так что мухи отдельно, котлеты отдельно.
Ну и по теме.
Резистивная ПОС в ОУ дает легко рассчитываемый гистерезис и режим компаратора. Более того, в компараторах ОБЯЗАТЕЛЕН гистерезис, иначе в момент перехода через нуль дифференциального напряжения из-за шумов и помех начинается дребезг.

[Foks]

1. ОУ как раз является практически идеальным линейным четырехполюсником. В диапазоне напряжений питания минус насыщение выходного каскада, конечно.

Маленькое уточнение - у входного каскада, то есть диф. пары, тоже есть рабочий диапазон напряжений, с одной стороны ограниченный насыщением источника тока (к примеру, токового зеркала) и запиранием самих транзисторов диф. пары.

А вообще я об этом и говорю (что есть ограниченный диапазон, где он линеен). Когда нескомпенсированный по частотам ОУ (и у которого коэф. усиления на частоте возбуждения > 1) самовозбуждается, он генерирует НЕ синусоидальный сигнал. Но к нему МОЖНО и нужно применять условие самовозбуждения, как я уже многократно писал выше: как раз засчет насыщения усилительных каскадов, он выходит на режим с усилением = 1.
Тоже самое можно сказать о блокинг-генераторе, о транзисторном мультивибраторе и проч.... Я не вижу причин относить их к релаксаторам (но не утверждаю, что мои взгляды верны)

Но это НЕ ОТНОСИТСЯ К РЕЛАКСАТОРАМ. Т.е. генераторам несинусоидальных сигналов (типа меандра)

Да, пример компараторного мультивибратора был не к месту, я уже сам понял.

3. Если отказаться от баланса амплитуд (это Ваша позиция)

Я от него не отказываюсь! Я лишь говорю что на практике за счет ограниченных диапазонов рабочих напряжений усилительных устройств, этот балланс может выполниться, даже если сам усилитель имеет коэф >1 !!!

то почему тогда нельзя построить на ОУ с резистивной ПОС генератор? Ведь есть все условия. И фаза повернута на 360 градусов (почти прецизионно) и усиление почти бесконечно... А генерировать не желает... Как Вы сами сказали.

Вы действительно тут правы. Единственное, в чем мне хотелось бы убедиться самому - это в том что фаза в этом случае повёрнута на 360. Я не спорю, просто я пока не думал над этим вопросом.

Резистивная ПОС в ОУ дает легко рассчитываемый гистерезис и режим компаратора. Более того, в компараторах ОБЯЗАТЕЛЕН гистерезис, иначе в момент перехода через нуль дифференциального напряжения из-за шумов и помех начинается дребезг.

Да, согласен, что во многих случаях без гистерезиса обойтись нельзя. Но если ОУ включен и без ООС, и без ПОС, он не перестает быть компаратором - то есть устройством сравнения двух уровней (шум - уже вопрос его применения). На больших частотах, к примеру, (близких к граничной частоте компаратора) гистерезис не только не нужен, но и будет лишним.

[КРАМ]

Начнем с простого.
На любых частотах компаратору на ОУ нужен гистерезис. Иначе это дифусилитель.
Перейдем к более сложному.
Ваша путаница происходит от непонимания МЕТОДОВ АНАЛИЗА цепей.
Попробую объяснить коротко и доступно.
1. Описать полностью аналитически ЛЮБУЮ цепь возможно, но анализ через это описание станет аналитически невозможен. Только таблично.
Это и неудобно и лишает возможности видеть задачу в целом.
2. Для решения этой проблемы существуют абстрактные модели представления. Их довольно много. Каждая для своего класса применений.
Абстрактная модель подразумевает некоторые допущения и, главное, ОГРАНИЧЕНИЯ.
3. В теории линейных цепей применяют МОНОХРОМНЫЕ ЛИНЕЙНЫЕ модели цепей. Рассмотрение нелинейных цепей в этих условиях возможно только дифференциальным методом (т.е. КУСОЧНО)
4. Приведенное Вами условие самовозбуждения (360 град и К больше 1) относится ТОЛЬКО К ЛИНЕЙНЫМ ЦЕПЯМ. И может рассматривать условие возникновения ГАРМОНИЧЕСКИХ колебаний. Сам комплексный коэффициент передачи - это МОНОХРОМНЫЙ параметр.
5 Поэтому рассматривать коэффициент передачи в режиме ограничения как единицу - полный абсурд. Попробуйте написать формулу коэффициента передачи четырехполюсника в режиме ограничения. Какая фаза? Какая амплитуда? Какая гармоника? Выходной сигнал выходит за ограничения метода.
Резюме.
Разберитесь сначала с БАЗОЙ. Т.е. МАТЕМАТИЧЕСКИМИ методами. А потом будете совать выдернутые невесть откуда невесть какие формулы по любому поводу.
Вот как то так...

ЗЫ. Я не в курсе, какие Вам нужны причины, но блокинги и мульты - это самые что ни на есть релаксаторы. Так сказать, типичные их представители. Релаксаторы характеризуются интервальностью режимов работы. Чередованием отсечек, насыщений и активного режима усилительного элемента. Процессы в таких приборах рассматривают обычно КУСОЧНО.

ЗЗЫ. Фокс, очень внимательно перечитайте ВЕСЬ Ваш предыдущий пост и удалите из приведенных там цитат НЕ МОИ СЛОВА. Я понимаю, что это опечатка, но все же...

[gregor]

диод у меня уже стоит давно, а оставлять резистор между базой и +12??

Вот так может понятнее

Themoreg.GIF

(12.33 КБ) 659 скачиваний

Если используете LM393 резистор R7 нужен, если операционник, то не нужен.

[Foks]

КРАМ, извините, кусок своего предложения вставил в Вашу цитату. Уже даже не помню, что за мысль не дописана была.

Поэтому рассматривать коэффициент передачи в режиме ограничения как единицу - полный абсурд. Попробуйте написать формулу коэффициента передачи четырехполюсника в режиме ограничения. Какая фаза? Какая амплитуда? Какая гармоника? Выходной сигнал выходит за ограничения метода.

Получать какие-либо выражения для расчета я не пытался, и не пытаюсь. И даже не пытаюсь составить модель, пригодную для анализа и расчета. Конечно, формулы эти (и вообще метод комплексных амплитуд) применимы только для гармонических сигналов. Я лишь пытался объяснить своё понимание того, почему усилитель с коэф. усиления больше 1 (не равным) может устойчиво генерировать. Пусть такое представление не имеет никакой ценности с точки зрения математики и методов анализа, однако всё же "в нулевом приближении" оно может "простыми словами" объяснить само явление.

На любых частотах компаратору на ОУ нужен гистерезис. Иначе это дифусилитель.

Некоторое время, потраченное на раздумия, привело к тому что в целом я согласен с Вами. ПОС гарантирует то что на выходе логический уровень, а не аналоговый. Но я всё же остаюсь при мнении, что можно найти частные случаи, в которых гистерезис в виде резистивного делителя в ПОС неуместен. В данный момент такого примера у меня нет, считайте меня голословным

[КРАМ]

1. Усилитель с К большим 1 БУДЕТ генератором ТОГДА И ТОЛЬКО ТОГДА, когда коэффициент передачи цепи ОС будет равен 1/К и петлевой набег фазы будет кратен 2ПИ. Т.е. конечно для построения генератора нужен усилитель с усилением ВЫШЕ единицы. И не просто выше, а с учетом реальных потерь в фазосдвигающей ОС.

2. Компаратор отличается от дифусилителя НЕВОЗМОЖНОСТЬЮ нахождения в активном режиме. И этим все сказано. Это его родовой признак.
А применять когда нужно дифусилитель никто не запрещает.

[Foks]

Всё, на сей раз согласен от начала и до конца