Комментарии 54
А можно шпаргалочку в pdf? Спасибо.
Джонс:
padabum.com/d.php?id=3042
Хоровиц и Хилл:
publ.lib.ru/ARCHIVES/H/HOROVIC_Paul%27,_HILL_Uinfild/_Horovic_P.,_Hill_U..html
padabum.com/d.php?id=3042
Хоровиц и Хилл:
publ.lib.ru/ARCHIVES/H/HOROVIC_Paul%27,_HILL_Uinfild/_Horovic_P.,_Hill_U..html
Еще годная книжка Картер Б., Манчини Р. «Операционные усилители для всех». Есть вариант на русском, PDF легко гуглится.
Спасибо за труд, очень и очень ценно!
Добавлю маленько цикл статеек от texas instruments.
Руководство по проектированию устройств с операционными усилителями
Руководство по проектированию устройств с операционными усилителями
1)Важно шунтировать выводы питания ОУ керамическими конденсаторами. Даже если 10 раз схему собирали, и она работает и так.
2) Не все ОУ хорошо работают при единичном коэффициенте усиления.
3) Следует еще упомянуть потенциометрический или измерительный усилитель.
4) Есть схемы источника тока с заземленной нагрузкой без транзистора
2) Не все ОУ хорошо работают при единичном коэффициенте усиления.
3) Следует еще упомянуть потенциометрический или измерительный усилитель.
4) Есть схемы источника тока с заземленной нагрузкой без транзистора
1) Важно не полениться и прочитать datasheet от корки до корки, потому что какой-нибудь Analog Devices любит вставить перл а-ля «you must place 100nF ceramic and 10uF tantalum capacitors near V+ and V- pins to make schematic working». Лет 50 назад на это было плевать, а сейчас на шарик уже мало что прокатывает, доки курить надо внимательно…
Да, был такой случай. По SPI одну DDS-ку очень долго пытались завести. Оказалось, что надо было обязательно один вывод (это не CS) надо было подтянуть к земле. Причем на диаграммах это не указано. Но пришлось реально прочитать все 50 страниц, чтобы найти в чем же причина.
Небось ответ лежал в таблице списка назначений выводов.
Возможно, точно уже не помню. Но в описании протокола об этом ни слова не было. Это нормальная такая практика?
Вполне нормальная :)
Аппаратные особенности обычно в других разделах даташитов описывают. А иногда их вообще обнаруживаешь только на схемах дизайн китов, в даташитах при этом ни слова.
Аппаратные особенности обычно в других разделах даташитов описывают. А иногда их вообще обнаруживаешь только на схемах дизайн китов, в даташитах при этом ни слова.
Протокол и микросхема — разные вещи, всё-таки. У TI в таблице выводов микросхемы пишется что с ней нужно сделать если ты этот вывод используешь или нет. Поэтому эту таблицу нужно читать при составлении схемы всегда
И ещё, возможно, стоило упомянуть про существенный недостаток классических RC-цепочек — выходное напряжение должно быть значительно меньше входного. Классические схемы интегратора и дифференциатора на ОУ, в первую очередь, снимают это ограничение.
Эм… Как понять «должно быть»? Значение напряжения на выходе RC-цепочки зависит от ряда параметров и, вообще говоря, в пределе может стремиться к величине напряжения на входе.
Простите, Вы, безусловно, правы. Я должен был написать, что для использования классической RC-цепочки в качестве интегратора/дифференциатора входной сигнал должен быть значительно больше выходного, в противном случае мы интегрируем/диффернециируем не входной сигнал, а разность входного и выходного. Ну или точнее, входной сигнал должен быть таким, чтобы выходной сигнал не достигал сравнимых с ним значений. Применение операционника позволяет обрабатывать именно входной сигнал благодаря виртуальному нулю.
А в связке с диодами можно сделать операции логарифма, возведения в степень, умножения, деления (с масштабным фактором, разумеется)
Я очень дико извиняюсь, но во второй картинке инвертирующего сумматора когда мы сложим три синуса сдвинутых по фазе с разными амплитудами мы никак не получим синус с большей амплитудой. По крайней мере какой-то прямоугольник с косыми фронтами и выбросами. Но не синус. Налицо издержки эмуляции. Еслы бы схема была спаяна, при этом сожжено пару-тройку ОУ — резултат был бы достоверным. А так — НЕ ВЕРЮ ((с) Станиславский)
откуда прямоугольник возьмется? у прямоулгольника бесконечеый спектр, а тут одна частота и нет нелинейных элементов(особенно в идеализированном эмуляторе), так откуда взяться другим частотам?
Бесконечный спектр имеет дельта-функция. А с прямоугольником погорячился — прямоугольник это набор нечетных гармоник. И все таки на выходе должна быть не идеальная зеленая синусоида. Сложим синфазные сигналы — согласен — будет синус. А тут — красная относительно фиолетовой — 90 градусов, красная-голубая вообще 180 и они должны вычитаться. РОВНОГО СИНУСА НА ВЫХОДЕ НЕ ДОЛЖНО БЫТЬ. и еще в противофазе с красным… пардон — сумматор инвертирующий.
У нас все синусы одной и той же частоты, пусть и сдвинутые по фазе. Спектр каждого — просто палка определенной амплитуды на частотной оси, причем положение у всех одно и то же. Какой-либо отличный от синусоидального сигнал — это уже набор нескольких разных гармоник. Сложение сигналов — это линейная операция. С чего вдруг появятся какие-то дополнительные гармоники?
Если не нравится такое объяснение, то еще со школы известны формулы суммы тригонометрических сигналов.
Косинус в этой формуле даст просто константу, синус получится с исходной частотой.
Если не нравится такое объяснение, то еще со школы известны формулы суммы тригонометрических сигналов.
Формула
Косинус в этой формуле даст просто константу, синус получится с исходной частотой.
не только дельта-функция, но и ее первообразная — функция Хевисайда. А фронты идеального прямоугольника — это она и есть.
А почему вам кажется, что при сложении трех синусоидальных сигналов одной и той же частоты, просто сдвинутых по фазе, итоговый сигнал не будет синусоидальным? Чтобы получился прямоугольник, надо складывать синусы с разными частотами (см. преобразование Фурье).
Проверьте сами: www.desmos.com/calculator/c6ws8gwe3v
Чистая математика, никаких эмуляций.
Чистая математика, никаких эмуляций.
Так то чистая математика, где амплитуду можно увеличивать как угодно. В схеме же выход ограничен напряжением питания. Хотя я не очень понял, о какой картинке речь.
Прочитайте изначальное сообщение:
когда мы сложим три синуса сдвинутых по фазе с разными амплитудами мы никак не получим синус с большей амплитудой. По крайней мере какой-то прямоугольник с косыми фронтами и выбросамиПро срез речи не идет вообще. И против первой картинки где все синусы в фазе и амплитуда получается еще больше человек не возражает. Т.е. ясно следует, что человек не понимает принципа сложения синусов.
Меня смутило «какой-то прямоугольник с косыми фронтами» — ну очень напоминает сильный клиппинг при большом усилении.
Поскольку я не сразу нашел картинку (теперь-то нашел), то подумал — может он действительно про какую-то конкретную схему, где по исходным данным должен быть клиппинг — а на графике его нет. Теперь-то вижу, что и не должен, всё в пределах питания.
Поскольку я не сразу нашел картинку (теперь-то нашел), то подумал — может он действительно про какую-то конкретную схему, где по исходным данным должен быть клиппинг — а на графике его нет. Теперь-то вижу, что и не должен, всё в пределах питания.
Вы о какой картинке?
Если вы имеете в виду, что уровень на выходе ОУ не может превысить напряжения питания — то да, вы правы, суммарная синусоида превратится в подобие трапеции, то есть в синусоиду со срезанными вершинами.
Если же про саму математику — то правы все вам возражающие, при сложении синусоидальных колебаний одинаковой частоты их сумма — тоже синус.
Это наглядно видно, если рассматривать не временной график, а векторную диаграмму (то есть представить сигналы в виде вращающихся векторов). Два разнофазных вектора в сумме дадут вектор же, вращающийся с той же частотой.
Если вы имеете в виду, что уровень на выходе ОУ не может превысить напряжения питания — то да, вы правы, суммарная синусоида превратится в подобие трапеции, то есть в синусоиду со срезанными вершинами.
Если же про саму математику — то правы все вам возражающие, при сложении синусоидальных колебаний одинаковой частоты их сумма — тоже синус.
Это наглядно видно, если рассматривать не временной график, а векторную диаграмму (то есть представить сигналы в виде вращающихся векторов). Два разнофазных вектора в сумме дадут вектор же, вращающийся с той же частотой.
Суммирование синусов одной частоты дает снова синус той же частоты. Суммирование — линейная операция.
И вообще — операционным усилитель назвали в честь того, то он выполнял операции в аналоговых вычислительных машинах. Его достоинством было стабильность выходного напряжения и тока. Потому как в цифре — 0/1 а в аналоговой машине и 0.5 и 2.3 и даже -7.8
при двуполяронм питании ±12 В
Спасибо за статью, как раз придумывал схему на операционниках.
Подскажите про возможности оптимизацию количества ОУ, пожалуйста:
в примере по ссылке используется аж 4 ОУ:
Если оставить за рамками возможность двуполярного питания о отказа от половины напряжения, какие можно применить подходы по оптимизации количества ОУ?
Интуитивно понятно, что за счёт линейных преобразований можно сократить до 2-х ОУ, но как?
Подскажите про возможности оптимизацию количества ОУ, пожалуйста:
в примере по ссылке используется аж 4 ОУ:
- первый — диф. усилитель со смещённым выходом к половине напряжения питания (U/2)
- второй и третий — классический (Хоровиц и Хилл) двухполупериодный выпрямитель со относительно половины напряжения питания
- четвёртый — диф. усилитель со смещённым выходом к нулю питания
Если оставить за рамками возможность двуполярного питания о отказа от половины напряжения, какие можно применить подходы по оптимизации количества ОУ?
Интуитивно понятно, что за счёт линейных преобразований можно сократить до 2-х ОУ, но как?
А что схема должна делать? Какой источник сигнала? Питание однополярное? Выход должен быть относительно какого уровня?
А что схема должна делать?
Выпрямлять сигнал переменного тока*
Питание однополярное?
Да, ради этого и сделана опора на половину источника питания (U/2)**
Какой источник сигнала?
Источник — встроенный генератор с мостовым выходом с тем же питанием, что и ОУ. Только сигнал снимается не напрямую с генератора, а через внешнюю цепь, ослабляющую сигнал.
Выход должен быть относительно какого уровня?
Положительный относительно нуля однополярного источника питания.
* Выпрямлять, как диодный мост, но без потерь на малых сигналах.
Вероятно, я что-то недомоделировал, но если делать без опоры на U/2, то на выходе OP1 появлится сигнал отрицательной полярности, которого не существует в однополярном питании. Поэтому и добавлена опора на половину питания. Поэтому OP4 нужен, чтобы из сигнала относительно U/2 сделать сигнал относительно нуля.
** Пониимаю, что можно добавить двуполярное питание и OP4 уже не понадобится. Но всё-таки хочется узнать, как оптимизировать схемы на ОУ. Вдруг кто подскажет.
Хотите стабилизацию амплитуды сделать?
Возможно, поможет операционник AD620, который умеет делать смещение на выходе?
Спасибо за статью! Хорошая работа
Добрый день! В описаниях схем одна и таже опечатка: «Постоянна составляющая входного сигнала». Может, вы «Постоянная» имели в виду?
Чтобы не мучиться, есть такая программа под Андроид, «Circuit Calculator».
И посчитать резисторы недостаточно, чтобы схема работала, требуется выбор операционника с учетом GBW, стабильности, шумов, и диапазон допустимых номиналов резисторов тоже от этого зависит.
И посчитать резисторы недостаточно, чтобы схема работала, требуется выбор операционника с учетом GBW, стабильности, шумов, и диапазон допустимых номиналов резисторов тоже от этого зависит.
исправьте первую формулу в разделе 8 (источник тока) — там не умножить напряжение на сопротивление, а поделить на оное
«Выходной сигнал практически не изменился по амплитуде по сравнению с предыдущим моделированием, и это ни в какое сравнение не идет с тем, насколько он проседал в схеме простого инвертирующего усилителя без Т-моста.»
Ну конечно не изменится, здесь же входное сопротивление 500 кОм против 10 кОм в предыдущей схеме, вот и не просаживается (почти) амплитуда сигнала от источника с выходными 10 кОм.
Ну конечно не изменится, здесь же входное сопротивление 500 кОм против 10 кОм в предыдущей схеме, вот и не просаживается (почти) амплитуда сигнала от источника с выходными 10 кОм.
Всё так. Но если бы мы поставили в предыдущей схеме сопротивление R1 в 500 кОм, то для того, чтобы получить коэффициент усиления 10, нам бы пришлось R2 брать 5 МОм, и вот тут-то можно поиметь проблемы. В эмуляции это будет вряд ли заметно, но на практике такие большие сопротивления ставить не рекомендуется: может начать влиять поверхностное сопротивление платы, неотмытый флюс, наводки ловятся на ура. А схема с Т-мостом позволяет избежать таких больших сопротивлений.
Спасибо, очень полезная шпаргалка!
по поводу 8 пункта полезно было бы упомянуть электронную нагрузку.
На плате стоит интегратор, с точно таким каскадом, как у вас в п.9. Ин-витро работает хорошо, подаешь опорное напряжение 10 В, ШИМ на вход интегратора — все ок. Инвиво цепляю на выход интегратора частотный преобразователь(10 В беру с него же) — на выходе тут же появляется 2.5 В, безо всякого входного ШИМ…
Зарегистрируйтесь на Хабре, чтобы оставить комментарий
Операционные усилители: 10 схем на (почти) все случаи жизни