Всё про операционный усилитель.

mickbell

[uquote="ddr4",url="/forum/viewtopic.php?p=3999930#p3999930"]Ну в самом простом случае представляем ОУ как дифф.каскад,[/uquote][/uquote]Никакого самого простого случая нет. Выходной каскад ОУ имеет два транзистора: сверху и снизу.
[uquote="ddr4",url="/forum/viewtopic.php?p=3999930#p3999930"]в повторителе мы замыкаем выход на который берётся с коллектора на базу(вход). В случае npn[/uquote]"А случай бывает всякий" (анекдот).
[uquote="ddr4",url="/forum/viewtopic.php?p=3999930#p3999930"]это коллектор который подтягивается к +V например +3.5 В.[/uquote]Как устроен выходной каскад ОУ, вы, надеюсь, уже поняли. Ну если, конечно, имеете привычку читать то, что вам пишут.
[uquote="ddr4",url="/forum/viewtopic.php?p=3999930#p3999930"]Таким образом на одном из входов напряжение уже задано: +3.5 В, ну и второй вход ОУ будет подтягиваться к нему, в итоге на выходе имеем +3.5 В.[/uquote]Питание V+ в нашем случае +12 В, откуда +3.5 взялось?
[uquote="ddr4",url="/forum/viewtopic.php?p=3999930#p3999930"]Всмысле задать начальное значение на +входе около 0.5 - 0.6 В, в рабочую точку транзистора на выходе?[/uquote]С чего бы именно 0.5 - 0.6? Иногда обычные, не R2R, ОУ выдают напряжение, которое не доходит до напряжений питания вольта на два-три (к примеру, древний uA741). А вот тот, что R2R по выходу, может выдать напряжение, очень близкое к питанию - как плюс, так и минус.

Реклама

parovoZZ

Просто считается

Кем?

а потенциал массы строго равен нулю

В противном случае он нафиг не нужен.

что они куда-то утекают

Всё работает так, как завещал дядюшка Кирхгоф: сумма токов в узле всегда равна нулю.

Добавлено after 2 minutes 54 seconds:

Что-то мне подсказывает, что когда с затворов входного диф.каскада стечёт достаточный заряд,

Да никуда он не стечёт. Заряды будут стремиться выравняться между двумя затворами. Но MCP6001 не настолько хорош, поэтому этого не произойдёт.

Добавлено after 2 minutes 43 seconds:

Ну в самом простом случае представляем ОУ как дифф.каскад

А зачем представлять, если так оно и есть? Более правильное название ОУ - дифференциальный усилитель. Операционным его стали называть, т.к. имено дифф. усилители использовались в аналоговых вычислителях, то есть производили математические операции.

Реклама

mickbell

[uquote="parovoZZ",url="/forum/viewtopic.php?p=3999988#p3999988"]

Ну в самом простом случае представляем ОУ как дифф.каскад

А зачем представлять, если так оно и есть? Более правильное название ОУ - дифференциальный усилитель. Операционным его стали называть, т.к. имено дифф. усилители использовались в аналоговых вычислителях, то есть производили математические операции.[/uquote]Не всегда. Была, а где-то, наверно, ещё сохранилась аналоговая вычислительная машина МН-7М, операционные усилители которой имели только инвертирующий вход. Да, и были они выполнены на лампах. Схемотехнику тех ОУ не помню, давно ими занимался.

ddr4

[uquote="mickbell",url="/forum/viewtopic.php?p=3999968#p3999968"][uquote="ddr4",url="/forum/viewtopic.php?p=3999930#p3999930"]Ну в самом простом случае представляем ОУ как дифф.каскад,[/uquote]Никакого самого простого случая нет. Выходной каскад ОУ имеет два транзистора: сверху и снизу.
[uquote="ddr4",url="/forum/viewtopic.php?p=3999930#p3999930"]в повторителе мы замыкаем выход на который берётся с коллектора на базу(вход). В случае npn[/uquote]"А случай бывает всякий" (анекдот).[/uquote]Ну да, другого случая нет. Выходной каскад это усилитель инвертирующего входа. Верхний всегда приоткрыт Т7, а нижний Т8 закрыт и открывается по сигналу, а верхний призакрывается. То есть нечто похожее на работу просто дифф.каскада, а выходной каскад производная от коллектора инвертирующего входа.

[uquote="mickbell",url="/forum/viewtopic.php?p=3999968#p3999968"][uquote="ddr4",url="/forum/viewtopic.php?p=3999930#p3999930"]Таким образом на одном из входов напряжение уже задано: +3.5 В, ну и второй вход ОУ будет подтягиваться к нему, в итоге на выходе имеем +3.5 В.[/uquote]Питание V+ в нашем случае +12 В, откуда +3.5 взялось?[/uquote] Тогда я не понял, про +3.5 В.

[uquote="ddr4",url="/forum/viewtopic.php?p=3999930#p3999930"][uquote="ddr4",url="/forum/viewtopic.php?p=3999930#p3999930"]Всмысле задать начальное значение на +входе около 0.5 - 0.6 В, в рабочую точку транзистора на выходе?[/uquote]С чего бы именно 0.5 - 0.6? Иногда обычные, не R2R, ОУ выдают напряжение, которое не доходит до напряжений питания вольта на два-три (к примеру, древний uA741). А вот тот, что R2R по выходу, может выдать напряжение, очень близкое к питанию - как плюс, так и минус.[/uquote]Всмысле для положительных входящих сигналов можно R2R превратить в single supply задав землю как -V ?

Добавлено after 27 minutes 27 seconds:
[uquote="parovoZZ",url="/forum/viewtopic.php?p=3999988#p3999988"]Добавлено after 2 minutes 43 seconds:

Ну в самом простом случае представляем ОУ как дифф.каскад

А зачем представлять, если так оно и есть? Более правильное название ОУ - дифференциальный усилитель. Операционным его стали называть, т.к. имено дифф. усилители использовались в аналоговых вычислителях, то есть производили математические операции.[/uquote]Да верно - дифф.усилитель. ОУ - это нечто неопределённое.

Реклама

lumped.net

parovoZZ, на сайте University of California, Berkeley выложен очень полезный мануал, написанный авторами исходной версии SPICE'а. Раз к теме возник интерес, то привожу несколько выдержек оттуда:

Стр. 59: Nodal Analysis is derived by using the n-1 nondatum node voltages as the unknowns. (т.е. всего n узлов цепи, но только n-1 неизвестных, соответствующих незаземленным узлам).

Стр. 62: To simplify the implementation of Nodal Analysis, the datum node is included in [equation] as, say, the first node. The Nodal equations then are assembled without the need to distinguish between grounded branches and non-grounded branches. In the solution of [equation], the row and column of Y that corresponds to the datum node is ignored. (т.е. масса участвует в записи системы уравнений исключительно для удобства, а в решении вообще не учитывается).

Стр. 64 и далее, раздел Modified Nodal Analysis. Приведены примеры систем уравнений. Ни в одной системе нет уравнения, соответствующего первому правилу Кирхгофа для узла массы.

Мой изначальный комментарий был про то, для чего SPICE-симулятору нужна масса. Только для того, чтобы знать, какой из узлов отбросить, чтобы не смущать пользователя ненулевым потенциалом массы, возникшим из-за накопления ошибок округления чисел с плавающей запятой.

parovoZZ писал(а):
Что-то мне подсказывает, что когда с затворов входного диф.каскада стечёт достаточный заряд,
Да никуда он не стечёт. Заряды будут стремиться выравняться между двумя затворами. Но MCP6001 не настолько хорош, поэтому этого не произойдёт.

Тогда должен существовать какой-то механизм, который обеспечит определённый потенциал на затворах для правильного смещения диф.каскада. Но на Вашей схеме его нет. Возможно, он находится внутри компаратора (защитные диоды?)? Иначе, согласно Analog Devices AN-937: Designing Amplifier Circuits: How to Avoid Common Problems, может случиться следующее:

The input bias current flows through the coupling capacitor, charging it, until the common-mode voltage rating of the amplifier’s input circuit is exceeded or the output is driven into limits. ... This process can be lengthy. ... Therefore, a casual lab test, using an ac-coupled scope, may not detect this problem, and the circuit may not fail until hours later.

Это про разделительные емкости, но та же логика, кмк, относится и к емкостям затворов входного каскада.

P.S. Катастрофическое количество времени уходит на поиск подтверждающих собственные слова источников. Начал сочувствовать научным сотрудникам.

Реклама

parovoZZ

the row and column of Y that corresponds to the datum node is ignored. (т.е. масса участвует в записи системы уравнений исключительно для удобства, а в решении вообще не учитывается).

Но утверждается немного другое:

И никогда не суммирует токи в узле массы. Просто считается, что они куда-то утекают

Добавлено after 26 minutes 13 seconds:
[uquote="sstvov",url="/forum/viewtopic.php?p=3999810#p3999810"]

ddr4 писал(а):Вопрос какой потенциал задать входу? видимо нулевой, то есть подтянуть к земле.

Где то между плюсом и минусом питания, оптимально по середине.[/uquote]
Вот ещё одна простейшая схема и...не работает. Это TINA TI. LTSpice нету под рукой.

LM258_TINA.png: (43.52 КБ) 222 скачивания

Спойлер

И земли нету, и потенциал задан.

И снова всё тот же вопрос:
Что надо сделать, чтобы заработало?

Т.е. получается, что ни ОУ, ни транзисторам, резисторам и прочим жителям электросехмы земля не нужна, но без неё не работает...

Реклама

lumped.net

Не вижу принципиальной (да и вообще никакой) разницы между тем, чтобы записать уравнение и сразу его вычеркнуть, и тем, чтобы это уравнение вообще не записывать. Возможно, для этого была какая-то тривиальная причина. Вникать в исходники SPICE на Фортране я не хочу. Ни в одной последующей публикации по методу Modified Nodal Analysis токи в узле массы не суммируются.

mickbell

[uquote="ddr4",url="/forum/viewtopic.php?p=4000043#p4000043"]Ну да, другого случая нет. Выходной каскад это усилитель инвертирующего входа. Верхний всегда приоткрыт Т7, а нижний Т8 закрыт и открывается по сигналу, а верхний призакрывается. То есть нечто похожее на работу просто дифф.каскада, а выходной каскад производная от коллектора инвертирующего входа.[/uquote]В этой писанине я даже разбираться не буду.
[uquote="ddr4",url="/forum/viewtopic.php?p=4000043#p4000043"]Тогда я не понял, про +3.5 В.[/uquote]Так ведь это вы заявляли, что при соединённых вместе входах операционный усилитель обязан на своём выходе установить напряжение посредине между напряжениями питания; в случае моей схемы, которая питается напряжениями -5 и +12 вольт, на выходе должно быть (-5+12)/2 = 3.5 В. Что непонятно?
[uquote="ddr4",url="/forum/viewtopic.php?p=4000043#p4000043"]Всмысле для положительных входящих сигналов можно R2R превратить в single supply задав землю как -V ?[/uquote]Да не бывает никаких сингл сапплаев и дабл сапплаев. Есть два напряжения питания, между которыми и работает ОУ. Если нижнее напряжение питания называется GND, и все сигналы заведомо выше него, то никакого дополнительного отрицательного питания может вообще не понадобиться. Мало того, R2R ОУ по схеме инвертирующего усилителя будет работать с отрицательными входными сигналами, на выход выдавая, разумеется, сигналы положительные. И, кстати, не только R2R. Например, LM358 вполне сможет, не будучи R2R.
[uquote="ddr4",url="/forum/viewtopic.php?p=4000043#p4000043"]Да верно - дифф.усилитель. ОУ - это нечто неопределённое.[/uquote]Операционный усилитель - это усилитель, предназначенный для выполнения некоей математической операции, отсюда и название.

12943

[uquote="parovoZZ",url="/forum/viewtopic.php?p=4000240#p4000240"]Вот ещё одна простейшая схема и...не работает. Это TINA TI. LTSpice нету под рукой.

LM258_TINA.png

Спойлер

И земли нету, и потенциал задан.

И снова всё тот же вопрос:
Что надо сделать, чтобы заработало?[uquote]

Т.е. получается, что ни ОУ, ни транзисторам, резисторам и прочим жителям электросехмы земля не нужна, но без неё не работает...[/uquote]
Это как раз то, о чём я говорил, а никто не слушал.
Источник сигнала не соединён с общим проводом, отчего будет отсчитывать дифкаскад входное напряжение на неинвертирующем входе?
Ну конечно же от инвертирующего входа, больше не от чего.
А что будет, если дифференциальное входное напряжение 1 вольт? Правильно - выход в глубочайшем ахуе, то есть в насыщении.

Но если генератор посадить на общий любым концом, то получится повторитель или инвертор.

parovoZZ

Источник сигнала не соединён с общим проводом, отчего будет отсчитывать дифкаскад входное напряжение на неинвертирующем входе?

Дифференциальный усилитель усиливает РАЗНИЦУ потенциалов на его входах. Он ничего не отсчитывает.
Здесь проблема лежит в другой плоскости.

Но если генератор посадить на общий любым концом, то получится повторитель или инвертор.

Это противоречит следующему утверждению:

Это условная точка, ток через неё не течет и накакого участия в работе схемы она не принимает.

sstvov

Вы путаете массу и проводники соединенные с массой. Вы разрываете проводники и жалуетесь что схема не работает. Вы лучше массу подключите к другим проводникам и посмотрите что ничего не меняется.

parovoZZ

Вы путаете массу и проводники соединенные с массой.

Я ничего не путаю. Я вам показываю ложность ваших утверждений.

ddr4

[uquote="parovoZZ",url="/forum/viewtopic.php?p=4000240#p4000240"]Т.е. получается, что ни ОУ, ни транзисторам, резисторам и прочим жителям электросехмы земля не нужна, но без неё не работает...[/uquote]
Да, но всё же по симулятору не понятно, либо симулятору требуется указание земли, либо в модели ОУ используется земля которую мы указываем.

Если соединить две земли явно, то не работает.

Ivanoff-iv

[uquote="sstvov",url="/forum/viewtopic.php?p=4000356#p4000356"]Вы лучше массу подключите к другим проводникам и посмотрите что ничего не меняется.[/uquote] К сожалению меняется... (в протеусе точно меняется

сам проверял...)
собственно в том и соль, что в реальности работают не модели из симулятора... и они просто физичеки не могут знать какой потенциал у тебя на батарее отопления...

Добавлено after 6 minutes 52 seconds:
хотя... в протеусе сами модельки ОУ может и невиноваты были... там много деталек... вроде мосфеты мною были замечены в том, что при превышении напряжения пробиваются не насквозь, а на знмлю.
т.е. в этом случае земля оказывалась приложена не к одной, а к нескольким точкам... это бы объяснило такое поведение схемы...

sstvov

Протеус не пробовал, но про него часто говорят что он часто глючит в аналоговых схемах.
Да и в LTspice некоторые модельки ОУ не вполне адекватно работают, например могут работать без потребляемого тока, или вовсе не подключеными к источнику питания. Но в реальных то схемах Масса часто вовсе никуда не подключена, и только в некоторых к корпусу устройства. А её собственно и подключать некуда.

parovoZZ

Вот я для LTSpice обозначил одну точку отсчёта, а сам использую совершенно другую в качестве общего провода.

current_LM324.png: (54.37 КБ) 203 скачивания

Спойлер

Утверждалось, что ток по общему проводу не течёт и LTSpice даже не догадывается, что он у нас общий (а ему это знать и не нужно)))
Куда же тогда утекают 200мкА? Кто скажет правильный ответ?

В LTSpice все электрические связи идеальные, поэтому для имитации реального сопротивления я добавил резистор.

lumped.net

Hint: вместо низкоомного шунта можно использовать идеальный источник напряжения с DC Voltage = 0 . Внутреннее сопротивление 0, падение напряжения 0 - получается идеальный амперметр из учебника.

Но я не понимаю, что в этой схеме должно нас или Вас смущать? Через цепь обратной связи течет ток (в среднем 100 мкА). Это вполне нормально.

Повторю свою точку зрения: SPICE-симулятору нужен узел массы только для того, чтобы не пытаться составлять для этого конкретного узла уравнение. Это чисто математический эффект, связанный с округлением чисел с плавающей точкой в процессоре.

Для небольших линейных систем узел массы не нужен: можно без проблем найти решение в алгебраической форме и даже в рациональных числах. Просто лишнее уравнение сократится в процессе решения. Но как только в дело вступают числа с плавающей точкой, без узла массы алгоритму симулятора уже не обойтись.

sstvov

Вот она биляха муха МАССА

Какого хера вы входной ток ОУ измеряете?

parovoZZ

входной то ОУ измеряете

Я не пойму, что здесь написано? Частица "-то"? Она пишется через дефис. Существительное "ток"?

sstvov

Исправил