Comments 91
" В современной разработке превалируют интегральные усилители мощности на специализированных микросхемах. "
Низкочастотных полно. А неподскажите какие небудь с полосой до 1-2 МГц? Мочность небольшая, до 1 вата. Спасибо.
Больше лабораторные иследования в области медицины, усилитель разно модулированных сигналов, от синусойды, меандр до сложной формы.
Ничего готового на одном кристалле на ум не приходит… Попробуйте что-то подобное этому: www.qrp-labs.com/linear.html. С ФНЧ на выходе, естественно.
Гейн блоки (gain block) хорошо подходят под описание задачи. Хотя это, вероятно, перебор, ибо они до десятков ГГц и не дешевые.
Analog Devices offer a large family of Gain Block amplifiers covering DC to 15 GHz (IF to RF microwave). The devices are internally matched to 50 ohms at the input and output for ease of use. These gain block amplifiers have output power ranging from 5 dBm up to approximately 1 watt while covering various bandwidths and gain levels.
https://www.analog.com/en/products/amplifiers/rf-amplifiers/gain-blocks.html
Это уже будет "видеоусилитель".
хорошая статья! В ближайшее время только такие компоненты и будут доступны в России, нужно готовиться
Российские это какие? Те что на КДПВ это шлак даже по меркам начала века...
Какие российские компоненты? Аналог девайсес? Дефицит микросхем сильный возник, сильнейший, отечественные микрухи сейчас используют не так часто, операционники может и есть наши, а вот специализированные усилители - у нас попросту таких нет
России предстоит создать всё своё от а до я, а тут вопрос кадров, которые решают всё, как говорили при Сталине
Умножение/деление напряжений можно сделать так:
сначала логарифмируем сигналы, затем складываем/вычитаем, затем обратное логарифмирование (взятие экспоненты), все блоки описаны в статье
используем ГУН (генератор, управляемый напряжением), полученные сигналы (частоты) складываем/вычитаем, далее подаем на преобразователь частота-в-напряжение
А точность? Там же шум будет.
Шумы порезать фильтрами
Как-то развлекался такими изысками при написании патентов, нужно было чисто аналоговое множительно-делительное устройство
Первый вариант широко применялся в "железном" (точнее - деревянно-целлулоидном) виде - это логарифмическая линейка, главный счетный инструмент в течении пары сотен лет.
Я правильно понимаю, что на выходах ГУН косинус, а функция умножения производится балансным смесителем, на выходе которого получаются две результирующие частоты (f1 + f2) и (f1 - f2), f1 и f2 подавлены, а нужная результирующая выделяется полосовым фильтром?
добавлен малошумящий двухканальный ОУ К157УД2 – советский аналог LM301.
FTGJ, это абсолютно оригинальная разработка. Общее с LM301 только то, что это ОУ.
Источник опорного напряжения… Схема работает как пропорциональный регулятор в режиме автоколебания
WTF? Какие такие колебания, кроме паразитных возбуждений, у ОУ с замкнутой ООС?
Ну и "опорник" — это другое, тут — он уже есть.
Про автоколебательный режим работы пропорциональных регуляторов можно прочитать здесь. Раздел Общие сведения, часть Пропорциональная составляющая. Здесь очень хорошо показано, что при настройке ПИД-регулятора его сначала вводят в автоколебательный режим, и лишь затем настраивают интегрирующее и дифференцирующее звенья.
Если бы схема линейного стабилизатора работала как усилитель с ООС, на ее выходе не было бы пульсаций напряжения
Если бы схема линейного стабилизатора работала как усилитель с ООС, на ее выходе не было бы пульсаций напряжения
Не могли бы вы продемонстрировать это утверждение?
Проиллюстрируем реакцией схемы стабилизированного источника напряжения на "единичное воздействие":
В установившемся режиме на холостом ходу подключаем нагрузку.
Наблюдаем колебательный переходный процесс.
В установившемся режиме отключаем нагрузку.
Наблюдаем колебательный переходный процес.
"Переходной процесс" ≠ "Автоколебания".
В установившемся режиме, из колебаний — будут только шумы.
Стабилизатор это неинвертирующий усилитель с усиленным выходом. Переходные процессы есть во всех схемах. Если бы на выходе присутствовали пульсации напряжения просто так, схема бы не могла быть использована.
В статье речь идёт о подавлении пульсаций входного напряжения, а не о их наличии на выходе.
И что будет, если схему линейного стабилизатора запитать, допустим, от свинцово-кислотного аккумулятора?
Пульсации на выходе появляются следствием пульсаций на входе, а вовсе не являются автоколебаниями.
И что будет, если схему линейного стабилизатора запитать, допустим, от свинцово-кислотного аккумулятора?
Запитайте и посмотрите.
И что будет, если схему линейного стабилизатора запитать, допустим, от свинцово-кислотного аккумулятора?
Интересный вопрос, надо попробовать
Конденсаторы будут обязательно. Более того - они требуются, чтобы интегральный стабилизатор (напр. 7805) не возбуждался...
7805 не требует наличия выходного конденсатора для стабильности, только для улучшения переходных процессов при изменении нагрузки. DS007781 (© 2001 National Semiconductor Corporation) явно указывает в двух местах на первой странице:
- It is not necessary to bypass the output, although this does improve transient response.
- Although no output capacitor is needed for stability, it does help transient response. (If needed, use 0.1 μF, ceramic disc).
Линейный стабилизатор, приведенный на схеме в статье не является ПИД регулятором.
Пульсации напряжения на выходе — это не до конца отфильтрованные пульсации на входе.
Никакими автоколебаниями тут и не пахнет.
Но с конденсатором надо быть осторожным. Данная схема не сдвигает фазу, поэтому стабильна всегда, а вот если сделать по схеме LDO, подавая входное напряжение на эмиттер/исток транзистора, то появляется сдвиг на 180 градусов, и при низком ESR конденсатора схема зазвенит и вместо условных 5 В на выходе будет вольт 8. Но это тема отдельной статьи с полюсами и нулями АЧХ такого усилителя.
Спасибо за активное участие в обсуждении!
Внёс правки в раздел:
В «динамике» схема работает как пропорциональный регулятор с колебательным переходным процессом. В современной разработке целесообразно применять серийные образцы интегральных линейных стабилизаторов.
Как может быть объяснена работа так называемого "градиентного реле" (в русских источниках) когда компаратор в этой схеме работает в метастабильном диапазоне напряжения смещения? https://www.qrz.ru/schemes/contribute/digest/pobyt37.shtml
Хорошая стетейка = в закладки
Когда надо что-то быстро сварганить и не хочется долго искать закладка огонь!
Спасибо!
Наиболее простые и качественные аналоговые перемножители строятся на ячейках Гильберта, например отечественная серия 525ПС1 - 525ПС6 ( аналог AD633 ). Наибольшую точность можно получить подвергая аналоговый сигнал ШИМ-преобразованию и модулируя его вторым аналоговым сигналом.Затем, конечно, отрезающий фильтр.
Аналоговый делитель проще всего построить включив аналоговый-же перемножитель в обратную связь ОУ. был такой опыт с AD633ARZ и OPA177GS:
Причём R1 и C12 образуют внешнюю частотную коррекцию, т.к. наличие нулевого сигнала в ОС ОУ не есть хорошо. Думаю, что при использовании 525ПС5 и 140УД17 можно получить тот-же результат.
По поводу недостаточности отечественной элементной базы: я занимаюсь разработкой систем прицеливания, а это означает аналоговые, цифровые и импульсные схемы, DSP-процессоры и микроконтроллеры в реальном времени, различные датчики, интерфейсы работающие в условиях сильных ЭМ-х полей. За последние 7 лет я был вынужден применить только один импортный элемент - лазерный диод на 654 нм 80 мВт фирмы Mitsubishi ML102. Правда вся эта электроника с приёмкой 5, т.е. трудно доступна и весьма дорога. Будем надеяться, что правительство, в нынешних обстоятельствах, озаботится стимулированием производителей для выпуска ЭКБ с приёмкой ОТК, в малогабаритных композитных корпусах, в соответствии перечнем ЭКБ МОП. Главное, чтобы существующее хорошее качество ЭКБ с приёмкой 5 не упало, чтобы мы не получили колбасу с прежней ценой но скверного качества.
habr.com/ru/post/599671
К сожалению на развёрнутую статью, с примерами, сейчас нет времени. Приходится интенсивно работать, просто появилась временная лакуна и я решил несколько подкорректировать излишне радикальный взгляд на "текущий момент тенденции".
По сути, на системном уровне - элементная база есть и вполне современная, в том числе и микропрцессорная ( почему-то именно в этой область более всего недовольных реплик). С моей точки зрения гораздо больше отставание в аналоговой области, особенно на высоких частотах, про СВЧ не могу сказать - не знаю. Конечно здорово отстаём в функционально сложных монолитных МС. Но всему своё время, 10 лет оккупации - это не шутка, реально отечественная электроника начала восстанавливаться где-то с 2004 года, да и то в основном военная. Отдельное спасибо Батьке, ещё 5 лет назад половина ЭКБ у меня были белорусского производства. Но главное препятствие для массового перехода на отечественную ЭКБ - это цены, не ассортимент а цены, и для этого нужно на всех заводах распространять приёмку 1, а это большие деньги. Так что, в общем, краски сгущены, основные проблемы - политическая воля и деньги. С интеллектуальной составляющей пока ещё терпимо, жертвы ЕГЭ подпирают не только у нас, но и у них.
По сути, на системном уровне — элементная база есть и вполне современная, в том числе и микропрцессорнаяЭлементная база БЫЛА.
И будет ! Россия и не из таких ям выбиралась, вспомните 20-е и 30-е годы 20-го века, когда реальная движуха в отечественной науке началась с 10-ти писем П. Л. Капицы И. В. Сталину. И это когда в стране уже вовсю строилась единая энергосистема по плану ГОЭРЛО. У нас, у русских всегда был изрядный кавардак, но ведь другого выхода нет - только развитие, во что не стало. Как любил говорить Стивен Сигал - "верить надо Страникс, верить".
Построить с нуля точное машиностроение даже при условии неограниченного бюджета — работа на десятилетия.
Десятилетия - это всё-таки если с полного нуля разрабатывать, полностью выкинув все знания об этом машиностроении.
Скопировать должно быть проще и быстрее - ведь так избегаешь множества проб и ошибок, можно строить всю отрасль "вширь", параллельно, а не выращивать её органически, и на какие-либо особо сложные вопросы получать ответы при помощи шпионажа.
Да, самые ноу-хау <20нм так не получится сделать, но базовую промышленность 130нм и грубее - почему бы и нет?
Но на 130 нм не сделать процессор «Эльбрус».
Тут ещё фишка в том, что можно применять разные технологии, которые в оригинальном 130нм техпроцессе не существовали - многослойную компоновку или разные способы уменьшения токов утечек. Например, если использовать 16-слойную компоновку, то это как раз поднимет плотность 130 нм до плотности 28 нм техпроцесса - а на нём выпускался Эльбрус 8С.
Например, если использовать 16-слойную компоновку, то это как раз поднимет плотность 130 нм до плотности 28 нм техпроцесса — а на нём выпускался Эльбрус 8С.А напряжение питания это тоже опустит? И с ним опустит квадратично мощность?
По идее, многослойность позволяет резко уменьшить расстояния, которые необходимо проходить сигналам, а с ними - и токи утечки, что, в свою очередь, опустит мощность.
По идееЕсли без «по идее», то активная мощность пропорциональна квадрату напряжения питания.
Также если без «по идее», то утечки никак не зависят от длины металлизации.
Также если без «по идее», то 16 слоев TSV — это ни разу не просто, не очень надежно и уж точно — колоссальные потери площади.
Так что нет, заменить 28 нм пирогом из 130 нм не выйдет.
https://moluch.ru/archive/263/61086/
Проблема большого энергопотребления микропроцессора завязана на высоком напряжении открытия транзисторов и высокой частоте их работы. При недостаточном напряжении процессор начинает неустойчиво работать на высоких частотах.
Чем больше размер процессора, тем неустойчивее он работает на высоких частотах (так как сигналу нужно дойти из одного конца в другой), и тем выше нужно напряжение для обеспечения устойчивой работы.
Поэтому работа в многослойной схеме может радикально снизить требуемое напряжение.
Ну и не надо забывать про мухлёж с названиями техпроцессов.
- всякие маркетинговые 5нм недалеко ушли от 28нм, но с увеличенной плотностью ячеек засчёт снижения металлизации.
то активная мощность пропорциональна квадрату напряжения питания.
Кстати, на 90 нм уже главные потери не от активной мощности, а от утечки, и чем меньше техпроцесс - тем больше потери именно на статическом потреблении.
Ну и не надо забывать про мухлёж с названиями техпроцессов.Обожаю, когда в качестве аргументов при спорах со мной дают ссылки на мои же собственные статьи.
Чем больше размер процессора, тем неустойчивее он работает на высоких частотах (так как сигналу нужно дойти из одного конца в другой), и тем выше нужно напряжение для обеспечения устойчивой работы.Это просто неправда. На нормах 130-180 можно достаточно спокойно моделировать схемы вообще без учёта паразитных параметров металлизации, потому что они слабо влияют.
И, разумеется, в нормальном дизайне не может быть никаких критических путей через весь кристалл, от них прекрасно можно избавляться при помощи буферизации и конвейеризации.
Поэтому работа в многослойной схеме может радикально снизить требуемое напряжение.Если бы это было так — весь мир бы давно уже именно это и делал вместо освоения очень дорогих и капризных тонких проектных норм. Но этого не происходит, потому что вы заблуждаетесь.
Не существует способа эффективно заменить сверхнизкие проектные нормы высокими.
И, разумеется, в нормальном дизайне не может быть никаких критических путей через весь кристалл, от них прекрасно можно избавляться при помощи буферизации и конвейеризации.
Всё равно будут "самые длинные цепочки распространения", которые и определяют частоту:
the minimum clock period (and thus maximum frequency) is a function of the longest propagation path in the chip
весь мир бы давно уже именно это и делал вместо освоения очень дорогих и капризных тонких проектных норм. Но этого не происходит, потому что вы заблуждаетесь.
Про "весь мир" не знаю, но Hynix как раз это и делает (только не "вместо" а "вместе"):
HBM achieves higher bandwidth while using less power in a substantially smaller form factor than DDR4 or GDDR5. This is achieved by stacking up to eight DRAM dies and an optional base die which can include buffer circuitry and test logic
Только это делают с однотипными микросхемами памяти, а не CPU - применять их для разнотипных CPU мешают разные проблемы.
Но у нас ведь речь о будущем, когда будет известно, как решать многие из этих проблем. Сколько там сейчас рекорд - 128 слоёв у Samsung?
В конце концов, всё решает экономика - если выгоднее (и быстрее) сделать 128 слоёв чем перейти на 1нм - то делают 128 слоёв.
… политическая воля и деньгиНадеюсь, теперь они появятся…
На схеме триггера Шмитта не хватает одного резистора. И нет формул расчёта верхнего и нижнего порогов срабатывания
Можно подробнее про насыщение ОУ? Как не вогнать его в насыщение, какие есть схемы защиты от насыщения (видел вроде бы на диодах и на транзисторах). Или где про это почитать ?(пока не нашёл, хотя по книгам про ОУ также искал).
Также интересует на чём лучше сделать усилитель синусоидального сигнала (а потом может и прямоугольного) 0 Гц...1 или 2 МГц. С амплитудой на выходе пока точно не определился. Но тут важнее ток, причём его нужно регулировать. Усилитель планируется использовать для питания возбуждающей обмотки при получении петли гистерезиса ферритовых сердечников. Полагаю, что быстрый ОУ с каким-нибудь умощняющим каскадом на транзисторах (или не одним каскадом) вполне справится с задачей. Похоже, как описано статье. Буду рад советам/литературе/ссылкам/критике.
какие есть схемы защиты от насыщения (видел вроде бы на диодах и на транзисторах)
Так, скорее, делается защита входных цепей от перенапряжения и статического заряда
Можно подробнее про насыщение ОУ? Как не вогнать его в насыщение
Примитивно про «насыщение» можно сказать так, что оно происходит, когда выходной каскад начинает «подрезать верхушки» синусоиды. ООС на этом месте штатно работать перестаёт.
Чтобы не допускать насыщения, нужно рассчитывать коэффициент передачи звена так, чтобы на всём рабочем диапазоне входных напряжений напряжение на выходе находилось в пределах допустимых значений (берётся из datasheet)
Также интересует на чём лучше сделать усилитель синусоидального сигнала (а потом может и прямоугольного) 0 Гц...1 или 2 МГц. С амплитудой на выходе пока точно не определился. Но тут важнее ток, причём его нужно регулировать. Усилитель планируется использовать для питания возбуждающей обмотки
Попробуйте начать со схемы на рис. 4.94 «с» «Искусства схемотехники» Хоровица и Хилла
ну, и там же в разделе посмотрите про усилители тока
По диодам: я имею в виду не 2 диода по входу или выходу на +-питания, а диод в ОС, как описано в статье ("Усовершенствованная схема активного детектора на ОУ"). Видел в источниках питания с режимами CC/CV. Вроде бы и транзистор тоже используют для защиты от насыщения. Но это не точно. Пытаюсь понять, как это работает.
В моей же практике, защиту по пороговым значениям чаще всего удавалось сделать на оптронах с управлением от чего-то типа TL431 :-)
Благодарю.
Какое у вас издание Хоровица-Хила? Полистал свою книгу, там последний рисунок 4.33. Таких схем там нет.
На всякий случай уточню по источнику питания: там 2 ОУ управляют проходным транзистором. На одном регулятор тока, на втором - напряжения. Когда происходит ограничение, к примеру, тока, то ОУ регулятора напряжения в насыщении,и наоборот. И вот в таком месте видел диоды в ОС каждого ОУ.
Например — так. При подходе одного из ОУ к насыщению — его петля ООС переключается с общей на местную, вокруг него одного.
Был опыт использования дополнительной ветки ОС на основе двуханодного стабилитрона КС162А, 2С112А, КС535А, КС210Б. Последовательно со стабилитроном ставится резистор, который ограничит ток с выхода на вход ОУ, иногда резистор не нужен, зависит от схемы. К сожалению в справочниках редко встретишь значение проходной ёмкости стабилитрона. При расчёте частотных параметров схемы рекомендую ориентироваться на величину в 10 - 20 пФ.
Если брать "LM317 на максималках" (5-амперная LM1084, ЕМНИП), то 6 Вт на токоизмерительном резисторе (1,25 В * 5 А) — это хтоническая жуть. Безотносительно "зелёной повесточки".
Используя ОУ можно свести амфибеотропную асфиксию к приемлемо малому уровню.
Операционные усилители. Часть 4: Активный детектор. Умножение и деление на ОУ. Источники питания. Усилители мощности