Всё про операционный усилитель.

[Kavka]

Продолжаю разбираться с операционниками - ещё пара вопросов

Глядя на множество схем видно, что часто используют резисторы в цепях делителей и обратной связи в десятки кило ом. Однако вход ОУ обладает ёмкостью, да и монтаж тоже.
И, как мне кажется, очень большие номиналы в цепи обратной связи будут плохо влиять на высоких частотах.
На практике при каких частотах/номиналах_резисторов начинает проявляться этот эффект?
Можно оценить из реактивного сопротивления ёмкости входа/монтажа.
Однако, например, у TL071 я не нашёл входной ёмкости. Как оценить входное сопротивление на заданной частоте сигнала из того, что есть в спецификации?

Для самопроверки, правильно ли я понимаю. Повторитель на ОУ.

Вопрос: если в точке, обозначенной красным, будет некоторое сопротивление, то на повторение сигнала на выходе каскада это не повлияет?
При условии, что напряжение питания, нагрузочные свойства выхода ОУ, величина этого резистора и тока вытекающего в следующий каскад в совокупности позволят ОУ компенсировать напряжение.

[Gudd-Head]

Вопрос: если в точке, обозначенной красным, будет некоторое сопротивление

Сопротивление не может быть в точке, это двухполюсник.
Если вы имеете в виду, что сопротивление будет между выходом ОУ и цепью ОС, то при бесконечном входном сопротивлении следующего каскада оно оказывать влияние не будет.

[falkonist]

Kavka, в начале этой темы я приводил ссылку на свою статью. Вы ее читали? Рис. 8.

[ArtDen]

Гм, судя по графику, этот ОУ абсолютно стабилен во всех режимах. Так что, похоже, все таки основная причина - полоса частот.

А как по графику "Частота/фаза/усиление" понять, будет ли усилитель устойчивый или нет? Где можно про это почитать?

[Леонид Иванович]

у TL071 я не нашёл входной ёмкости

Если входная емкость не указана в даташит, то ее никак не узнать, разве что измерить. Если этот параметр важен, применяйте те ОУ, для которых она специфицирована. Приблизительно для JFET ОУ входная емкость составляет около 10 пФ. Исходя из этого можно делать примерный расчет. TL071 - низкочастотный ОУ, можно использовать резисторы порядка 10 кОм. А для высокочастотных ОУ с полосой порядка 100 МГц типичные значения номиналов в цепи ОС - сотни Ом.

Вопрос: если в точке, обозначенной красным, будет некоторое сопротивление, то на повторение сигнала на выходе каскада это не повлияет?

Вместе с емкостью нагрузки это сопротивление будет создавать дополнительный полюс на АЧХ, который придется учитывать при анализе устойчивости. Остальное сказанное верно.

А как по графику "Частота/фаза/усиление" понять, будет ли усилитель устойчивый или нет?

Посмотреть, какое значение фазового сдвига при единичном петлевом усилении. Если меньше 180 градусов (с некоторым запасом) - будет устойчивым.

[SmarTrunk]

Глядя на множество схем видно, что часто используют резисторы в цепях делителей и обратной связи в десятки кило ом. Однако вход ОУ обладает ёмкостью, да и монтаж тоже.
И, как мне кажется, очень большие номиналы в цепи обратной связи будут плохо влиять на высоких частотах.
На практике при каких частотах/номиналах_резисторов начинает проявляться этот эффект?

Это очень хороший вопрос. Эффект влияния емкостей монтажа, конечно, есть. Его можно уменьшить или увеличить разводкой платы. Входную емкость ОУ можно считать равной нескольким пикофарадам. Эффект от влияния можно оценить по формуле частоты среза RC-фильтра. На звуковых частотах еще есть большое пространство для маневра, а вот для высокоскоростных схем (десятки - сотни мегагерц) сопротивления ставят десятки-сотни Ом. Но там и выход быстродействующих ОУ делают сильноточным, чтобы он на сотню Ом мог работать. У классических ОУ допускается нагрузка один килоом где-то. Увеличение сопротивлений также увеличивает возможные наводки и влияние входного тока ОУ.

[Gudd-Head]

Помню, мы делали лабу по ОУ и не могли понять, почему опер не усиливает.
А оказалась что мы КУ=10 по незнанию задали резисторами 1 и 10 кОм вместо 10 и 100 кил.

[SmarTrunk]

Какой-нибудь 140УД1 был, наверно?

[Gudd-Head]

Да чтоб я помнил.
Но однозначно какой-то совок, древний как говно мамонта

[Леонид Иванович]

А оказалась что мы КУ=10 по незнанию задали резисторами 1 и 10 кОм вместо 10 и 100 кил.

И что? Любой ОУ на нагрузку 10 кОм будет нормально работать.

[Gudd-Head]

Не-не-не, тот не работал.
Ну, или 1 кил и 100 Ом, не помню. Давно было.

[Kavka]

Сопротивление не может быть в точке, это двухполюсник.
Если вы имеете в виду, что сопротивление будет между выходом ОУ и цепью ОС

Да, да, да... Имелось в виду в разрыве цепи на месте обозначенном красной точкой.

TL071 - низкочастотный ОУ

Я в ВЧ не лезу, пока. Надо было об этом написать для определённости.
SmarTrunk, Леонид Иванович, про резисторы в цепях обр. связи у ВЧ ОУ - логично, понятно.

Вместе с емкостью нагрузки это сопротивление будет создавать дополнительный полюс на АЧХ, который придется учитывать при анализе устойчивости.

Ну вот, очередной аспект с которым надо ознакомиться.
Кто-нибудь ссылочек по теме АЧХ и устойчивости может дать?

Остальное сказанное верно.

Значит правильно вкуриваю

falkonist, таких статей уже N, нет, M штук прочитал - мало нового уже. То что есть в таких статьях я и раньше на пальцах представлял. А хочется чуток глубже копнуть и разобраться. Можно, даже, не сильно глубоко, чтобы когда понадобиться знать что оно там есть и "с чем его едят". А с конкретным "способом приготовления" можно при необходимости разобраться.

[SmarTrunk]

Кто-нибудь ссылочек по теме АЧХ и устойчивости может дать?

В книгах по схемотехнике и ОУ можно почитать. Из практики:

Заметная емкость на выходе ОУ может приводить к возбуждению. Для решения проблемы можно разделить выход ОУ и емкостную нагрузку резистором в несколько сотен Ом.

Устраняет опасность возбуждения (увеличивает устойчивость) конденсатор параллельно резистору ООС (между выходом ОУ и инвертирующим входом), емкость зависит от сопротивлений резисторов и требуемой полосы. При этом, полоса усилителя будет ограничена, т.к. это будет ФНЧ 1-го порядка.

[Леонид Иванович]

Кто-нибудь ссылочек по теме АЧХ и устойчивости может дать?

Например, вот эта книга: http://webvor.ru/publ/knigi/raznoe/oper ... 1-1-0-8421

[Kavka]

Леонид Иванович, благодарю! Судя по оглавлению как раз то что надо - и азы есть и важные аспекты затронуты.

[YS]

Кто-нибудь ссылочек по теме АЧХ и устойчивости может дать?

Конкретно про устойчивость: http://www.ti.com/lit/an/sloa020a/sloa020a.pdf Достаточно строго, но доходчиво.

Вообще смысл такой: у нас есть усилитель. Его выходной сигнал подается на его же вход через некоторую цепь ООС, которая дает нам много полезных свойств вроде стабилизации усиления. Все было бы хорошо, если бы эта цепь ОС не вносила задержки (притом, что сам усилитель тоже вносит задержку). Проблема в том, что на какой-то частоте окажется так, что сигнал с выхода придет на вход в противофазе (сдвиг 180°). Если на этой частоте усиление будет больше единицы - система загенерирует. А перед тем начнутся выбросы и т.п.

Убрать задержку принципиально невозможно, т.к. такая цепь противоречила бы принципу причинности. Потому идут другим путем - уменьшают усиление на проблемной частоте до значений меньше единицы. Например, в инвертирующем включении шунтируют резистор ОС конденсатором, выбранным соответствующим образом, чтобы АЧХ спадала быстрее, и к тому моменту, когда фаза станет равной 180°, усиление было малым.

Расстояние (по фазе) от того места, где усиление падает ниже единицы, до места, где фаза становится равной 180°, называется запасом по фазе.

[ArtDen]

Есть вопрос про данные, которые можно почерпнуть из даташита. Если для Input Resistance указывается два значения:

Common Mode - 0.57 MOhm
Differential Mode - 2 kOhm

Это говорит, что прямой вход имеет сопротивление 0.57 МОм, а инверсный всего 2 кОм? Или здесь что-то другое имеется ввиду?

[YS]

Common Mode - 0.57 MOhm
Differential Mode - 2 kOhm

Сопротивление от каждого входа до земли - 570 кОм. Сопротивление между входами - 2 кОм.

Common Mode - это то, что прикладывается относительно земли. Differential - соответственно, между выводами.

[ArtDen]

Ясно, спасибо!
А почему у некоторых усилителей такое низкое сопротивление между входами? Это ведь приводит к тому, что сигнал на "+" входе может влиять на "-" вход и наоборот?

[Gudd-Head]

А это случаем не токовый ОУ?