Comments 32
О! А я как раз недавно такие схемы собирал (~пару месяцев назад). В варианте с ОУ ещё очень важно подобрать усилитель по параметрам, потому что даже несмотря на весь технический прогресс в этой области, не все усилители одинаково полезны )
И ещё вот такая статья мне на эту тему понравилась https://en.wikibooks.org/wiki/Circuit_Idea/Revealing_the_Mystery_of_Negative_Impedance тут рассматриваются два варианта такого конвертера, у одного (самого популярного) ВАХ в виде буквы N (i-nic), а есть ещё вариант с буквой S (v-nic).
В варианте с ОУ ещё очень важно подобрать усилитель по параметрам
я сам-то о нём узнал лишь по ходу написания статьи :) с параметрами, как понимаю, всё просто лишь пока мы для статических или медленно меняющихся сигналов это дело используем. а так, в частности для гармонического осциллятора, использовать ОУ кажется не очень вариантом - чип с удовлетворяющими (в первую очередь по частоте) способностями окажется сравнительно недешевым :)
спасибо за ссылочку!
Да, даже для статических нужно постараться выбрать нужный. Начиная с того, что он должен быть rail-to-rail (это почти все современные умеют), и заканчивая тем, чтобы был очень низкий Vos, но при этом сам усилитель не чоппер, иначе его начинает колбасить... (а большинство усилителей с малым смещением сейчас это чопперы)
Вау, он все графики рисует на бумаге фломастерами.
Спасибо. Эти темы контринтуитивные и сложные для понимания.
мне самому в значительной степени помогла возможность моделировать всё это безобразие в онлайновом симуляторе falstad - поэтому и схемы я часто прямо оттуда "принтскриню" чтобы проще воспроизводить - и даже где-то ссылку оставил на готовую схему чтобы не возиться с перерисовыванием.
в общем, желаю всяких благ автору этого замечательного инструмента :)
За счёт чего живёт и развивается фальстад? Кстати
по-видимому это хобби-проект товарища Фальстада который благодаря энтузиастам был переведен в джаваскрипт и выложен в опенсорс так что сейчас другие энтузиасты могут добавлять компоненты и т.п. - а Фальстад просто пересобирает обновлённые релизы и выкатывает на сайт.
в принципе ему не приходится сильно тратиться на инфраструктуру кроме статического хостинга и по-моему аккаунт на сокращателе ссылок... думаю для этого ему не требуется собирать пожертвования :)
Если я правильно понимаю, о чём речь, то за этим стоит очень красивая математика гармонического баланса и описывающей функции, которые позволяют примерно предположить частоту и амлитуду колебаний и условия их возникновения.
Есть, есть математика - причём такая которая в той или иной форме в вузе в части касающейся колебаний преподаётся, знакомые формулы :)
В тексте упомянута статья Бальтазара ван дер Пола от 1926 года - там как раз эти формулы можно хорошо вспомнить. Добавлю-ка ссылочку сейчас... а здесь скриншот начала статьи - чтобы все сразу могли сказать "конечно, помню эти формулы" :)
Бальтазара ван дер Пола Младшего, между прочим!
я думал "младший" относится к должности, но судя по запятым скорее Вы правы :) просто нигде при упоминании о нём не указано что он младший и что существовал кто-то старший
https://en.wikipedia.org/wiki/Balthasar_van_der_Pol
Наш препод по ТОРу объяснял генерацию синусоиды в схеме с отрицательным сопротивлением немножко иначе.
В обычном КК (говорил он) амплитуда колебаний спадает по экспоненте по той причине, что в нём всегда есть рассеивающее энергию сопротивление потерь, фигурирующее на эквивалентной схеме в виде некоего резистора. Введенный в КК "отрицательный резистор" компенсирует эти потери либо частично, когда сопротивление потерь больше отрицательного (и тогда постоянная времени этой экспоненты увеличивается), либо полностью, если эти сопротивления равны. В последнем случае постоянная времени улетает в бесконечность, а амплитуда колебаний становится неспадающей, постоянной. Очевидно (говорил препод), что если отрицательное сопротивление сделать больше, чем сопротивление потерь, то амплитуда колебаний в КК будет нарастать. До каких пределов? Он этого не объяснил, так что отвечу "от себя" - до тех пор, когда какой-нибудь внешний нелинейный эффект (например, пробой) не пресечёт дальнейшего роста.
любой импульсный блок питания, для того же компа - с постоянным отбором мощности - отрицательное сопротивление для сети. Напряжение падает, он начинает жрать больше тока
Точно! У всех DC/DC с высоким КПД такой эффект есть.
И когда внутреннее сопротивление источника напряжения высокое (например, он начинает ограничивать выходной ток, режим CC), как раз и начинаются те самые релаксационные колебания вкл-выкл. Поэтому у DC/DC обязательно должен быть выставлен адекватный порог включения (UVLO).
а в паре в индуктивной нагрузкой им становится веселее... Реактивное сопротивление в целом, не очень понятная вещь - что там у тебя за колебательный контур образовался в нагрузке?
Вспомнил как мы ловушки для тараканов в общаге делали, подавая слаботочные почти тысячу вольт на 2 полоски фольги наклеенные на банку так чтобы таракан лапками наступил на обе... Зрители собирались. Утроитель напряжения от сетевого.
А вот от 220в напрямую тараканы тащатся - сам наблюдал как приходили, ставили лапки, прогревались (крылья шебуршат при этом) и уходили...
Хорошо получилось. Я даже сам въехал, что можно чуть попроще объяснить разницу между N- и S-образными ВАХ и релаксационным и гармоническим характером колебаний:
Пользуясь источником напряжения мы можем на N-образной ВАХ однозначно выставить рабочую точку. На S-образной - однозначно не можем, 3 точки получаются, из них 2 устойчивые, с положительным сопротивлением. В первом случае развитие генерации уменьшает усиление и ограничивает амплитуду. Во втором - наоборот, нарастание колебаний ещё больше их подталкивает, пока они не ограничатся питающим напряжением.
Используя NDR "управляемый по напряжению" - вроде туннельного диода - мы сделать релаксационный генератор, подобный тому что на неонке, не сможем (по крайней мере без дополнительного усилительного элемента например).
Пользуясь принципом дуальности, мы на самом деле можем всё перевернуть вверх тормашками - поменять ток на напряжение, конденсатор на катушку, а граф соединений на двойственный. И тогда N-образная ВАХ + катушка станут генерить релаксационные колебания, а S-образная + последовательный LC-контур - гармонические.
Но питать это хозяйство и выставлять рабочую точку придётся от источника тока.
Вооружившись принципом дуальности таки соберём релаксационный генератор на туннельном диоде:
В этом симуляторе к сожалению нет источника тока. Поэтому я его вместе с параллельным резистором заменил на эквивалент.
Также попробовал гармонический генератор на динисторе, как приблизительном эквиваленте неонки. Фальстад не позволил мне снять ВАХ, загенерил уже без применения катушек и кондёров. Что-то там не так с симуляцией. А вот Qucs-S всё проглотил на ура.
По ВАХ видно, что колебания именно гармонические в зоне с отрицательным дифф.сопротивлением. Первый, релаксационный, показывает на ВАХ гистерезис, перескок с ветки на ветку.
Но абсолютная величина отрицательного дифф.сопротивления тут очень большая, сотни килоом. Поэтому колебательный контур состоит из такой малореальной LC-пары.
Спасибо, я о том же подумал давеча (и сегодня ещё - о гармоническом осцилляторе на неонке).
А источник тока там есть конечно
Да, источник тока я пропустил, спасибо. Но с источником напряжения схема даже правдоподобней получилась - в реальности не так много источников, близких к токовому.
в реальности не так много источников, близких к токовому.
ну это да, хотя к батарейке вместо резистора лучше jfet ставить наверное чтобы реально токовый был - или подпирать резистор конденсатором, а то можно обратную связь получить вовсе того не желая :)
Ну вот вы, например, как раз питаете накал источником тока фактически. Питание через балластный конденсатор - вполне себе используется.
Две таких же нити накала ведь выгоднее будет подключить последовательно, как и полагается при использовании источника тока.
тут дело такое что для нити накала стабильность тока менее важна а пульсации не важны вовсе
в упомянутом где-то в прошлой статье приёмнике AA5 нити всех 5 ламп последовательно соединены - но это конечно работает только если ток одинаковый. плюс по схеме иногда может оказаться на них очень разный потенциал... нехорошо - в общем надо каждый конкретный случай смотреть.
В общем, было бы отрицательное сопротивление, а уж генератор на нём любой сделаем.
Немного пофилосовствую... Вот говорят, что электроника - это наука о контактах. Много времени уходит, на то, чтобы найти отсутствие контакта там, где он должен быть. И наоборот - отыскать лишний контакт там, где его быть не должно.
С генераторами то же самое. Сидишь, отлаживаешь, чтобы схема нормально загенерировала. И не менее часто встречается обратная ситуация - нужно успокоить то, что по задумке генератором колебаний быть не должно. Усилители, наводки, обратная связь в DCDC, всё, что угодно начинает генерить, когда не надо)
Я что-то не совсем врубаюсь: в симметричной схеме с двумя неонками расчет на неодинаковость характеристик пробоя?
О типах отрицательных сопротивлений — и как они используются в генераторах сигналов