Elektroda.pl
Elektroda.pl
X

Search our partners

Find the latest content on electronic components. Datasheets.com
Elektroda.pl
Please add exception to AdBlock for elektroda.pl.
If you watch the ads, you support portal and users.

Wzmacniacze operacyjne - Co? Jak? Poradnik cz. 1 - Układy podstawowe 1

Urgon 24 Jun 2021 14:48 6156 44
IGE-XAO
  • Wzmacniacze operacyjne - Co? Jak? Poradnik cz. 1 - Układy podstawowe 1
    Każdy wzmacniacz operacyjny zawiera trzy podstawowe bloki: parę różnicową, przynajmniej jeden stopień wzmocnienia napięciowego, oraz stopień wzmocnienia prądowego. Inaczej pisząc zawiera wszystkie elementy klasycznego wzmacniacza audio, z wyjątkiem pętli sprzężenia zwrotnego, za którą odpowiada projektant układu docelowego. Wzmacniacze operacyjne pierwotnie były częścią analogowych komputerów, w których wykonywały różne operacje matematyczne, stąd ich nazwa. Obecnie wykorzystuje się je głównie do wzmacniania sygnałów, przygotowywania ich do pomiaru przez przetwornik ADC i w roli aktywnych filtrów. Dlatego też każdy początkujący elektronik powinien wiedzieć, jak je wykorzystywać, i na tym będzie się skupiać ta seria poradników. Moim celem jest pokazać praktyczny aspekt używania wzmacniaczy operacyjnych, a nie całą teorię z jej rozbudowanymi wzorami matematycznymi. Mimo wszystko na początek będziemy omawiać idealny wzmacniacz operacyjny, czyli istniejący tylko teoretycznie. Potem przejdziemy do wzmacniacza praktycznego z jego problemami i ograniczeniami, by na końcu przyjrzeć się praktycznym układom w "naturze".


    Wzmacniacz w stanie czystym


    Wzmacniacze operacyjne - Co? Jak? Poradnik cz. 1 - Układy podstawowe 1

    Wzmacniacze operacyjne posiadają dwa wejścia:
    * jedno nieodwracające (oznaczone plusem)
    * jedno odwracające (oznaczone minusem).
    Posiadają też (przynajmniej) jedno wyjście oraz dwa piny zasilania: jeden napięcia dodatniego, drugi ujemnego.
    Wzmacniacz operacyjny wzmacnia różnicę sygnałów między swoimi wejściami:
    Uwy = (Uwe1 - Uwe2) * AV
    Wzmocnienie (AV) typowego wzmacniacza operacyjnego w tej konfiguracji może wynosić od setek tysięcy do wielu milionów razy. Dlatego w tej konfiguracji nawet minimalna różnica napięć spowoduje, iż na wyjściu napięcie będzie albo bliskie ujemnemu biegunowi, albo bliskie dodatniemu. Taki układ pracy nazywamy komparatorem. W praktyce do tej roli wykorzystuje się zwykle specjalizowane układy scalone też zwane komparatorami, gdyż zwykły wzmacniacz ma po prostu za duże wzmocnienie.

    By wzmacniacz nadawał się do praktycznych zastosowań np wzmacnianie użytecznych sygnałów, potrzeba dodać do niego pętlę sprzężenia zwrotnego.

    Dodatkową cechą wzmacniacza operacyjnego jest to, iż może pracować zarówno z napięciami stałymi, jak i ze zmiennymi, podczas gdy większość wzmacniaczy zbudowanych na elementach dyskretnych nie ma takiej możliwości.


    Bufor oraz wzmacniacz nieodwracający

    Rozpatrując wzmacniacz operacyjny z pętlą sprzężenia można dla ułatwienia przyjąć dwa założenia:

    1. Prąd nigdy nie wpływa, ani nie wypływa z żadnego z wejść wzmacniacza.
    Iwe1 = Iwe2 = 0 - jest to założenie czysto teoretyczne, potrzebne, by łatwiej wyjaśnić, co i jak, i dlaczego tak. O praktycznych szczegółach będzie kiedy indziej.

    2. Wzmacniacz dąży do tego, by różnica napięć na jego wejściach była równa zeru. (tylko w sytuacji, gdy mamy pętlę sprzężenia zwrotnego)
    Uwe1 - Uwe2 = 0

    Wzmacniacze operacyjne - Co? Jak? Poradnik cz. 1 - Układy podstawowe 1


    Rozpatrzmy sytuację jak na rysunku powyżej, gdy sygnał wejściowy podajemy na wejście nieodwracające, a sygnał wyjściowy przez pętlę sprzężenia zwrotnego wraca na wejście odwracające. Jeśli na wejściu nieodwracającym będzie napięcie 1V względem masy, wzmacniacz ustali takie napięcie na wyjściu, żeby na wejściu odwracającym też było napięcie 1V :
    Uwe1 - Uwe2 = 1V - 1V = 0
    Taki układ to bufor - jest stosowany, gdy źródło sygnału ma zbyt niską wydajność prądową, gdyż zgodnie z założeniem 1) wzmacniacz nie będzie obciążał źródła sygnału. Napięcie wyjściowe wzmacniacza będzie równe napięciu wejściowemu, bo tylko tak wzmacniacz może pracować zgodnie z założeniem 2).
    Wyjścia wielu wzmacniaczy operacyjnych mają wydajność kilku do kilkudziesięciu mA, a czasem nawet więcej (np scalone wzmacniacze audio).

    Zamieniając połączenie wejścia odwracającego do wyjścia na dzielnik napięcia, jak na rysunku poniżej tworzymy wzmacniacz nieodwracający o wzmocnieniu innym niż 1.

    Wzmacniacze operacyjne - Co? Jak? Poradnik cz. 1 - Układy podstawowe 1


    Wzmocnienie tego układu:$$Av = 1 + \frac{R1}{R2}$$ Napięcie wyjściowe wynosi:
    Uwy = Uwe * Av
    Przyjmijmy na moment, iż oba rezystory są równe, i mają wartość 10kΩ. Jeśli na wejściu nieodwracającym podamy napięcie 1V, na wyjściu pojawi się takie napięcie, by na wejściu odwracającym też było napięcie 1V. Ponieważ oba rezystory w dzielniku napięcia są równe, dzieli on napięcie na pół. Zatem by na wejściu odwracającym napięcie miało wartość 1V, na wyjściu potrzebne jest napięcie 2V. Spełnione będzie równanie:$$Uwy = Uwe * (1 + \frac{R1}{R2})$$Podstawiając wartości mamy:$$Uwy =2V = 1V * (1 + \frac{10kΩ}{10kΩ})$$Jeśli teraz napięcie wejściowe wyniesie 0,1V, a R1 zamienimy na rezystor 90k?, to na wyjściu uzyskamy 1V :$$Uwy = 1V = 0,1V * (1 + \frac{90kΩ}{10kΩ})$$W ten sposób można uzyskać teoretycznie dowolne wzmocnienie. W praktyce wzmacniacze nie są idealne, więc występują liczne ograniczenia. O nich jednak będzie później.
    Jeszcze jedna, ważna uwaga: impedancja wejściowa wzmacniacza nieodwracającego równa jest impedancji podawanej w nocie katalogowej tego wzmacniacza.


    Wzmacniacz odwracający i wirtualna masa

    Wzmacniacze operacyjne - Co? Jak? Poradnik cz. 1 - Układy podstawowe 1


    Na powyższym rysunku jest pokazany układ, który nie tylko wzmacnia, ale i odwraca sygnał. Wejście nieodwracające połączone jest z masą układu, a sygnał wejściowy jest (przez rezystor) podawany na wejście odwracające wzmacniacza.

    Jeśli na wejściu układu pojawi się jakiekolwiek napięcie Uwe, przez rezystor R2 popłynie prąd IR2, ale obu wejściach (odwracającym i nieodwracającym) musi być takie samo napięcie (zgodnie z założeniem 2.), zaś przez wejścia nie płynie żaden prąd (zgodnie z założeniem 1.), wzmacniacz ustali na wyjściu takie napięcie, by przez rezystor R1 popłynął prąd IR1 równy prądowi IR2. Jeśli napięcie Uwe będzie dodatnie względem masy, prąd będzie płynął w kierunku do wejścia odwracającego, więc wzmacniacz musi pobrać taki sam prąd przez rezystor R1, a zatem napięcie na wyjściu musi być ujemne. Jeśli napięcie na wejściu będzie ujemne względem masy, prąd będzie przepływał przez R2 w kierunku wejścia, zatem na wyjściu musi być takie napięcie dodatnie, by przez R1 napłynął prąd IR1 równy IR2.

    Punkt między R1, R2 i wejściem odwracającym wzmacniacza nazywany jest wirtualną masą, ponieważ choć nie ma fizycznego połączenia z masą na wejściu nieodwracającym, ma taki sam potencjał.

    Wzmocnienie wzmacniacza odwracającego:$$Av = -\frac{R1}{R2}$$$$Uwy = - \frac{R1}{R2} * Uwe$$

    Jeśli oba rezystory będą miały wartość 10k?, a następnie na wejście podamy napięcie 1V, przez R2 popłynie prąd 100?A. By napięcie na wejściu odwracającym było równe masie, przez R1 też musi popłynąć prąd 100?A, zatem na wyjściu napięcie musi wynieść -1V, zgodnie ze wzorem:
    $$Uwy = -1V = -\frac{10kΩ}{10kΩ} * 1V$$Wartość napięcia się nie zmieniła, zmieniła się tylko jego polaryzacja względem masy.

    Podnieśmy wartość R1 do 100k?, a napięcie wejściowe niech wynosi -0,1V. Przez R2 popłynie prąd 10?A w kierunku wejścia. Wzmacniacz by to zrównoważyć musi przepuścić przez R1 taki sam prąd, a może to zrobić podnosząc napięcie wyjściowe do 1V. Spełniony będzie wzór:
    $$Uwy = 1V = -\frac{100kΩ}{10kΩ} * (-0,1V)$$Tym razem poza odwróceniem polaryzacji sygnału, uległ on jeszcze dziesięciokrotnemu wzmocnieniu.
    Ważna uwaga: impedancja wejściowa wzmacniacza odwracającego równa jest rezystancji R2.


    Dokładniej o masie wirtualnej i zasilaniu

    Niektórych czytelników skonfundowało pojęcie masy wirtualnej. Masą układu we wszystkich artykułach z tej serii jest punkt, względem którego mierzone są napięcia w układach, na schematach oznaczony symbolem z literami GND. Jeśli nie jest umieszczony na schemacie, jak w dwóch pierwszych schematach, to można przyjąć, iż jest on w połowie między napięciami dodatnim i ujemnym (jeśli wartości napięć nie są podane, to oznaczać je będę symbolami V+ i V-, w przeciwnym razie będzie to wartość 0V), które na schematach są już oznaczone. To jest konwencja, której będę się trzymał.

    Punkt nazywany wirtualną masą występuje we wzmacniaczach operacyjnych w konfiguracji odwracającej w punkcie między rezystorami ustalającymi wzmocnienie i wejściem odwracającym tego wzmacniacza. Gdy na wejściu układu nie ma żadnego sygnału, napięcie w tym punkcie jest takie samo, jak na wejściu nieodwracającym. Gdy na wejściu wzmacniacza pojawi się jakikolwiek sygnał, przez R2 popłynie prąd, który zmieni napięcie na wejściu odwracającym. Wzmacniacz by przywrócić napięcie na tym wejściu do równości z napięciem na wejściu nieodwracającym, ustali na wyjściu takie napięcie, by przez R1 też przepłynął taki sam prąd, co przez R2, ale w przeciwnym kierunku względem wejścia odwracającego, co wymusi powrót napięcia na tym wejściu do wartości napięcia na wejściu nieodwracającym.

    Nazwa "wirtualna masa" wzięła się z tego, iż w standardowej konfiguracji wzmacniacza odwracającego układ zasilany jest napięciem symetrycznym, zaś wejście nieodwracające jest podłączone do masy. A ponieważ na wejściu odwracającym napięcie będzie takie samo, to jest to właśnie owa masa wirtualna.

    W ramach utrwalenia tej informacji przygotowałem trzy układy wzmacniacza w konfiguracji odwracającej:
    Wzmacniacze operacyjne - Co? Jak? Poradnik cz. 1 - Układy podstawowe 1


    Oraz kilka pytań, na które czytelnik powinien odpowiedzieć sobie sam:
    1. Jakie napięcie względem masy układu panuje na wejściu odwracającym każdego ze wzmacniaczy?
    2. Jakie napięcie względem wejścia nieodwracającego panuje na wejściu odwracającym każdego ze wzmacniaczy?
    3. Jaka jest maksymalna amplituda sygnału zmiennego, jaki każdy ze wzmacniaczy może wzmocnić przy założeniu, iż wzmacniacze są typu rail-to-rail i ich wyjścia mogą osiągnąć wartości obu napięć zasilania?

    Odnośnie kondensatorów C1-C3, to służą one do odfiltrowania składowej stałej napięcia, jeśli takowa występuje w źródle oraz tworzą z szeregowymi rezystorami sprzężenia (R2, R4 i R8) filtr górnoprzepustowy, którego pasmo przenoszenia zaczyna się od około 4,8mHz zgodnie ze wzorem: $$fc = \frac{1}{2*Π*R*C}$$Dokładniej rzecz ujmując jest to wzór na częstotliwość, przy której amplituda sygnału jest zredukowana o 3dB, czyli amplituda jest o połowę niższa, niż przed filtrem. O filtrach aktywnych i pasywnych będzie w osobnym artykule...

    W następnej części poznamy wzmacniacz różnicowy i wzmacniacz instrumentalny.

    Cool? Ranking DIY
    Can you write similar article? Send message to me and you will get SD card 64GB.
    About Author
    Urgon
    Editor
    Offline 
    Has specialization in: projektowanie pcb, tłumaczenie, mikrokontrolery PIC
    Urgon wrote 5537 posts with rating 1359, helped 194 times. Live in city Garwolin. Been with us since 2008 year.
  • IGE-XAO
  • #2
    CYRUS2
    Level 42  
    Urgon wrote:
    Wzmacniacz odwracający i wirtualna masa
    Wzmacniacze operacyjne - Co? Jak? Poradnik cz. 1 - Układy podstawowe 1

    Punkt między R1, R2 i wejściem odwracającym wzmacniacza nazywany jest wirtualną masą, ponieważ choć nie ma fizycznego połączenia z masą na wejściu nieodwracającym, ma taki sam potencjał.
    Kompletna, nawet kosmiczna bzura.

    Brak podstawowej wiedzy kolego Urgon
    Przy zasilaniu symetrycznym, masa to połączenie U+ i U-.

    Informuję kolegę Urgon !
    Masa to miejsce układu na które podaje się napięcia wejściowe, i względem którego mierzy się napięcia wyjściowe.

    Kolego Urgon !
    Zostaw wzmacniacze operacyjne.
    Nie wiesz jak działają to nie pisz porad.
  • IGE-XAO
  • #3
    398216 Usunięty
    Level 43  
    A kto spróbuje w kilku zdaniach powiedzieć jakie są zalety wzmacniaczy odwracających a jakie nieodwracających? Kto pokaże w przybliżonych wzorach pokazać jak oblicza się wzmocnienia w obu wzmacniaczach i od czego zależy? Do tego jeszcze przykładowy wykres częstotliwości w funkcji wzmocnienia powstałby prosty i ZROZUMIAŁY dla początkujących artykuł w którym byłaby wystarczająca ilość informacji dla takich "początkujących", a jeśli ktoś z nich chciałby wejść na kolejny poziom wiedzy - dopiero rozwodzić się nad wszelkimi niuansami.
    Gdzieś już pisałem - nauka języka zawsze rozpoczyna się od nauki słówek - tych najczęściej używanych. A na gramatykę przyjdzie czas potem.
  • #4
    Urgon
    Editor
    AVE...

    Wiedziałem, że się do czegoś przyczepisz. Coś jednak "nie pykło", dzięki czemu udowodniłeś, po raz kolejny, że jesteś trollem. Będę pisał powoli, bo wątpię czy biegle czytasz...

    CYRUS2 wrote:
    Urgon wrote:

    Punkt między R1, R2 i wejściem odwracającym wzmacniacza nazywany jest wirtualną masą, ponieważ choć nie ma fizycznego połączenia z masą na wejściu nieodwracającym, ma taki sam potencjał.
    Kompletna, nawet kosmiczna bzura..

    Masą w tym przypadku jest punkt na schemacie oznaczony takim dziwnym znaczkiem z trzech paseczków, obok którego jest napis GND. Względem tego punktu mierzone są wszystkie napięcia w układzie. Jeśli nie możesz zlokalizować tego symbolu, to może pomoże obrócenie monitora na prawy bok.

    CYRUS2 wrote:
    Brak podstawowej wiedzy kolego Urgon
    Przy zasilaniu symetrycznym, masa to połączenie U+ i U-..

    Jeśli połączysz V+ i V- (nie U+ i U-, nie wprowadzaj w błąd!), to faktycznie uzyskasz masę. Bo zasilacz się spali. Chyba że ma zabezpieczenie przeciwzwarciowe, wtedy się tylko wyłączy.

    CYRUS2 wrote:
    Informuję kolegę Urgon !
    Masa to miejsce układu na które podaje się napięcia wejściowe, i względem którego mierzy się napięcia wyjściowe..

    Teraz przeczytaj to zdanie na głos trzy razy i zastanów się, co za idiotyczne masło maślane napisałeś. Ogólnie polecam ci myślenie, ma wielką przyszłość. W razie jakby głowa rozbolała, łyknij coś przeciwbólowego. Ale możesz potrzebować morfiny lub Tramalu, a to leki na receptę...

    CYRUS2 wrote:
    Kolego Urgon !
    Zostaw wzmacniacze operacyjne.
    Nie wiesz jak działają to nie pisz porad.

    Nie jestem twoim kolegą, trollu. I lepiej zostaw komentowanie w ogólności, bo jak na razie sam z siebie robisz idiotę...
  • #5
    popiol667
    Level 18  
    CYRUS2 wrote:
    Kompletna, nawet kosmiczna bzura.

    Polecam Tietze / Schenk "Układy półprzewodnikowe". Jest to punkt sumacyjny lub wirtualnej masy. Wejście odwracające dąży do takiego samego potencjału co wejście nieodwracające. W tym przypadku do masy.

    CYRUS2 wrote:
    Przy zasilaniu symetrycznym, masa to połączenie U+ i U-.

    Masą określa się wspólny potencjał źródeł zasilania. Tak naprawdę można przyjąć dowolny punkt.

    CYRUS2 wrote:
    Masa to miejsce układu na które podaje się napięcia wejściowe, i względem którego mierzy się napięcia wyjściowe.

    Napięcie wejściowe podaje się na... wejście. Mierzy się go względem masy.

    CYRUS2 wrote:
    Kolego Urgon !
    Zostaw wzmacniacze operacyjne.
    Nie wiesz jak działają to nie pisz porad.

    Polecam naukę podstawowych definicji. Potencjał, napięcie, prąd, ładunek itd. Piszę bez złośliwości, sam raz na jakiś czas przypominam sobie rzeczy oczywiste.
  • #6
    Nepto
    Level 14  
    Quote:
    Punkt między R1, R2 i wejściem odwracającym wzmacniacza nazywany jest wirtualną masą, ponieważ choć nie ma fizycznego połączenia z masą na wejściu nieodwracającym, ma taki sam potencjał.


    Moim zdaniem to stwierdzenie nie jest żadnym błędem. Tutaj fragment książki Op Amp Applications Handbook:
    Wzmacniacze operacyjne - Co? Jak? Poradnik cz. 1 - Układy podstawowe 1
    Ten właśnie punkt jest wyraźnie nazwany virtual ground w ostatnim paragrafie widocznego tekstu.
    Tak samo piszą o tym np. w książce "Op Amps for Everyone" (B. Carter R. Mancini):
    Wzmacniacze operacyjne - Co? Jak? Poradnik cz. 1 - Układy podstawowe 1.
  • #7
    jarek_lnx
    Level 43  
    Urgon wrote:
    Taki układ pracy nazywamy komparatorem. W praktyce do tej roli wykorzystuje się zwykle specjalizowane układy scalone też zwane komparatorami, gdyż zwykły wzmacniacz ma po prostu za duże wzmocnienie.
    Komparator też ma duże wzmocnienie, również tu im więcej tym lepiej.
    Komparator różni się przede wszystkim brakiem kompensacji częstotliwościowej, a także innym układem wyjściowym - OC najłatwiej porównać LM358 z LM393 - prawie identyczne układy poza tymi dwoma szczegółami, a jaka różnica w czasie odpowiedzi - o rząd wielkości. Komparator powinien wytrzymać dużą różnicę napięć pomiędzy wejściami, w niektórych wzmacniaczach to nie dopuszczalne, w innych są diody ograniczające do ±0,7V jak w NE5532

    Przeczytałem cały tekst, nie znalazłem błędów.
  • #8
    Urgon
    Editor
    AVE...

    To stwierdzenie odnośnie wirtualnej masy nie jest błędem, ponieważ wziąłem je nie tylko z różnych, zagranicznych tutoriali nt. wzmacniaczy operacyjnych, ale też z filmów niejakiego Dave'a Jones'a od takiego skromnego kanału na YouTube, zwanego "EEVBlog". Nie wiem, czy ktoś poza mną kojarzy ten kanał. ;)
    W opracowywaniu tych artykułów posługuję się różnymi źródłami, by udzielone informacje były zarówno przystępne, jak i wystarczająco dokładne na potrzeby hobbystów. Przy okazji sam sobie też odświeżam i utrwalam te informacje...

    Sugeruję czytelnikom ignorować posty i komentarze trolla Cyrusa2. Nieraz udowodnił już, że się myli i czepia się dla samego czepialstwa. Jakoś nigdzie nie widziałem poradników dla początkujących jego autorstwa...
  • #9
    User removed account
    Level 1  
  • #10
    Urgon
    Editor
    AVE...

    Ja tylko dla porządku dodam, iż wzory w tej, i kolejnych częściach raczej nie są przybliżone, tylko takie, jak bogowie elektroniki przykazali. Albo jak są ujęte w tutorialach, podręcznikach, notach aplikacyjnych i innych źródłach. W kolejnej części, na przykład, ilość wzorów i przykładowych obliczeń jest większa, choć i tak uprościłem teorię pomijając kolejne kroki dochodzenia do tych wzorów, bo nie uważam za konieczne podawania tych podwalin teoretycznych, jeśli nie służą bezpośrednio praktyce projektowej. W końcu jak obliczasz filtr dolnoprzepustowy RC, to nie potrzebujesz znać i rozumieć zależności pojemności kondensatora od powierzchni okładzin i parametrów dielektryka. Wystarczy znać wzór do obliczania filtra RC. Ba, nawet to nie jest konieczne, bo w internecie jest pełno gotowych narzędzi do tego przeznaczonych...

    Tak czy siak celem tej serii artykułów jest pokazanie, jak w praktyce można wykorzystać klocki, jakimi są układy ze wzmacniaczami operacyjnymi. Oczywiście trochę teorii też musi być. Ale to nie musi przybierać formuły wykładu akademickiego. Mam nadzieję, że uda mi się ten balans zachować i nie popełnić zbyt wielu błędów po drodze...

    acctr wrote:
    Urgon wrote:
    Sugeruję czytelnikom ignorować posty i komentarze trolla Cyrusa2. Nieraz udowodnił już, że się myli i czepia się dla samego czepialstwa. Jakoś nigdzie nie widziałem poradników dla początkujących jego autorstwa...

    No cóż, po fali ostatnich upałów trzeba być wyrozumiałym :) Być może kol. CYRUS miał na myśli czynnik urojony wkradający się do wirtualnej masy przy większych częstotliwościach?

    Być może masz rację. Ale zatem imć Cyrus2 ma problem z czytaniem ze zrozumieniem, bo w tym artykule posługuję się wzmacniaczem teoretycznym, czyli inaczej pisząc idealnym. O tym, jak teoria ma się do praktyki będzie m.in. w części trzeciej...
  • #11
    krzysiek_krm
    Level 40  
    Urgon wrote:
    Ja tylko dla porządku dodam, iż wzory w tej, i kolejnych częściach raczej nie są przybliżone, tylko takie, jak bogowie elektroniki przykazali.

    W ogóle nie czepiam się, ale uczciwie mówiąc te wzory są przybliżone ponieważ "biorą się" przy założeniu, że wzmacniacz operacyjny jest idealny. Z drugiej strony, rzeczywiste wzmacniacze operacyjne już od dawna są bardzo dobrze zbliżone do idealnych, więc błędy popełniane przy korzystaniu z tych wzorów są w lwiej części przypadków praktycznie pomijalne.
  • #12
    Matheu
    Level 23  
    @Urgon, dziękuję za artykuł.



    Wzmacniacze operacyjne - Co? Jak? Poradnik cz. 1 - Układy podstawowe 1
    Prośba techniczna:
    Zasilanie (V+, V-) oznaczasz symbolem grubej poziomej kreski. Mi akurat to się myli z oznaczeniem masy. Minęła dłuższa chwila zanim zrozumiałem co autor miał na myśli...
    Czy możesz wrócić do typowych oznaczeń (aby zasilanie nie było mylone z masą)?
    Link z Google

    Wzmacniacze operacyjne - Co? Jak? Poradnik cz. 1 - Układy podstawowe 1Wzmacniacze operacyjne - Co? Jak? Poradnik cz. 1 - Układy podstawowe 1 Wzmacniacze operacyjne - Co? Jak? Poradnik cz. 1 - Układy podstawowe 1
    Będzie czytelniej.

    Urgon- jeszcze raz- dzięki za artykuł!
    (Maciek)
  • #13
    Urgon
    Editor
    AVE...

    @krzysiek_krm
    Tych wzorów używają wszyscy, więc i ja ich używam. O problemach i ograniczeniach też będzie, na przykładach. W jednym z nich wzmocnienie rzeczywiste różni się od wyliczonego o 20%, i przy okazji wyjaśniam, dlaczego tak jest...

    @Matheu
    Używam tych symboli, które mam dostępne w programie DipTrace. Dlatego też przy symbolach są też oznaczenia literowe, dla klarowności...
  • #14
    exti
    Level 32  
    Jeszcze odnośnie tego układu z wirtualną masą - zastanawiam się jakie może być potencjalne zastosowanie w sytuacji gdy jest dostępne zasilanie symetryczne (tak jak na ostatnim schemacie w pierwszym poście)? Bo układów typu virtual ground / rail splitter zwykle się używa gdy jest tylko jedno napięcie zasilające, a chcemy mieć dwa, dodatnie i ujemne, tak jak np. w przenośnych wzmacniaczach słuchawkowych: https://tangentsoft.net/elec/vgrounds.html. Po co jednak robić wirtualną masę jeśli mamy dostępną "realną"?
  • #15
    User removed account
    Level 1  
  • #16
    jarek_lnx
    Level 43  
    exti wrote:
    Jeszcze odnośnie tego układu z wirtualną masą - zastanawiam się jakie może być potencjalne zastosowanie w sytuacji gdy jest dostępne zasilanie symetryczne (tak jak na ostatnim schemacie w pierwszym poście)? Bo układów typu virtual ground / rail splitter zwykle się używa gdy jest tylko jedno napięcie zasilające, a chcemy mieć dwa, dodatnie i ujemne, tak jak np. w przenośnych wzmacniaczach słuchawkowych: https://tangentsoft.net/elec/vgrounds.html. Po co jednak robić wirtualną masę jeśli mamy dostępną "realną"?
    Tu mowa o punkcie masy pozornej/wirtualnej który występuje we wzmacniaczu odwracającym niezależnie czy zasilasz go symetrycznie, czy używasz sztucznej masy.


    Urgon pisząc na temat na temat wzmacniaczy operacyjnych możesz wzorować się na tym
    https://www.analog.com/en/education/education...applications-manual-computing-amplifiers.html
    Jedna z najlepszych publikacji na ten temat jaką widziałem, choć pochodzi z czasów kiedy scalonych wzmacniaczy operacyjnych jeszcze nie było, nawet nazwa wzmacniacz operacyjny jeszcze nie była znana.
  • #17
    Wirnick
    Level 29  
    exti wrote:
    Jeszcze odnośnie tego układu z wirtualną masą - zastanawiam się jakie może być potencjalne zastosowanie w sytuacji gdy jest dostępne zasilanie symetryczne (tak jak na ostatnim schemacie w pierwszym poście)? Bo układów typu virtual ground / rail splitter zwykle się używa gdy jest tylko jedno napięcie zasilające, a chcemy mieć dwa, dodatnie i ujemne, tak jak np. w przenośnych wzmacniaczach słuchawkowych: https://tangentsoft.net/elec/vgrounds.html. Po co jednak robić wirtualną masę jeśli mamy dostępną "realną"?

    To są pytania na które chciałbym odpowiedzieć. WO są znane już od lat 70-tych. Stosowane we wzmacniaczach analogowych i cyfrowych(komparator). Dla projektanta i serwisanta najważniejszy jest COMMON(masa układu) i jest on zaznaczony na schematach oraz w legendzie. Nie istnieje masa "realna", "urojona", "wirtualna" - jest masa uzgodniona. Uzgodnione masy to:
    1- w rozpatrywaniu pozytywnym układu jest + zasilania.
    2- w rozpatrywaniu negatywnym układu jest - zasilania.
    3- w rozpatrywaniu symetrycznym układu jest środek zasilania.
    Wirtualną masę można uzgodnić dobierając dzielnik napięcia na Vin-|Vin+, wtedy Vout ma przyjmować wartości Vmax|Vmin|Vdowolne.
  • #18
    User removed account
    Level 1  
  • #19
    Urgon
    Editor
    AVE...

    Wirnick wrote:
    exti wrote:
    Jeszcze odnośnie tego układu z wirtualną masą - zastanawiam się jakie może być potencjalne zastosowanie w sytuacji gdy jest dostępne zasilanie symetryczne (tak jak na ostatnim schemacie w pierwszym poście)? Bo układów typu virtual ground / rail splitter zwykle się używa gdy jest tylko jedno napięcie zasilające, a chcemy mieć dwa, dodatnie i ujemne, tak jak np. w przenośnych wzmacniaczach słuchawkowych: https://tangentsoft.net/elec/vgrounds.html. Po co jednak robić wirtualną masę jeśli mamy dostępną "realną"?

    To są pytania na które chciałbym odpowiedzieć. WO są znane już od lat 70-tych. Stosowane we wzmacniaczach analogowych i cyfrowych(komparator). Dla projektanta i serwisanta najważniejszy jest COMMON(masa układu) i jest on zaznaczony na schematach oraz w legendzie. Nie istnieje masa "realna", "urojona", "wirtualna" - jest masa uzgodniona. Uzgodnione masy to:
    1- w rozpatrywaniu pozytywnym układu jest + zasilania.
    2- w rozpatrywaniu negatywnym układu jest - zasilania.
    3- w rozpatrywaniu symetrycznym układu jest środek zasilania.
    Wirtualną masę można uzgodnić dobierając dzielnik napięcia na Vin-|Vin+, wtedy Vout ma przyjmować wartości Vmax|Vmin|Vdowolne.


    Proszę uprzejmie nie mieszać pojęć!

    Masa wirtualna to punkt wskazany w opisie wzmacniacza w konfiguracji odwracającej, gdzie potencjał jest taki sam, jak na wejściu nieodwracającym tego wzmacniacza, choć fizycznie te punkty nie są połączone! Wynika to z zasady działania wzmacniacza, który dąży do tego, by potencjały na obu wejściach były takie same.

    Wy zaś mylicie masę wirtualną z masą realną, tudzież z potencjałem połowy napięcia zasilania w układzie wzmacniacza operacyjnego zasilanego niesymetrycznie. Punkt o wartości połowy napięcia zasilania przy układzie wzmacniacza zasilanego pojedynczym napięciem nie jest masą wirtualną, urojoną, realną ani nawet Masą - znanym gangsterem.

    W każdym układzie masą (realną) jest ten punkt, względem którego są mierzone wszystkie napięcia w układzie, względem którego przetwarzane są sygnały wejściowe i generowane są sygnały wyjściowe. Na schematach oznaczona jest literkami GND. Czasami wyróżnia się masę analogową i cyfrową, ale obie mają taką samą wartość napięcia, czyli 0V mierzone względem masy.
  • #20
    exti
    Level 32  
    Widzę, że nieco namieszałem moim poprzednim postem, więc naprostuję - najwyraźniej miałem jakieś chwilowe zwarcie do masy w zwojach mózgowych, bo zupełnie zignorowałem fakt, że ten układ o którym pisałem jest wzmacniaczem. Zafiksowałem się na zagadnieniu "wirtualnej masy" i wydawało mi się, że to układ mający na celu generować napięcie pośrodku V+ i V-. Z mojej strony wszystko jasne.
  • #21
    Wirnick
    Level 29  
    Urgon wrote:

    W każdym układzie masą (realną) jest ten punkt, względem którego są mierzone wszystkie napięcia w układzie, względem którego przetwarzane są sygnały wejściowe i generowane są sygnały wyjściowe. Na schematach oznaczona jest literkami GND. Czasami wyróżnia się masę analogową i cyfrową, ale obie mają taką samą wartość napięcia, czyli 0V mierzone względem masy.

    GND vel VSS to coś innego niż masa. To co piszą może być w związku z Twoją wizją, ale z moją teorią jest sprzeczne. Masa cyfrowa i analogowa jest tą samą masą przyjętą jako wspólną. Owszem, może być rozdzielność mas(mamy dwie lub kilka mas), ale mamy rozdzielność potencjałów. GND ma powiązanie z uziemieniem i nie wiem dlaczego wiąże się przez niektórych z układami nie związanymi z ZIEMĄ (izolowanymi).
  • #22
    mam_pytanie
    Level 20  
    Quote:
    Nie istnieje masa "realna", "urojona", "wirtualna"...

    Pokombinuj Kolego, jak obliczyć choćby impedancję wejściową układu przedstawionego na rysunku. Podejrzewam, że bez uwzględnienia warunku upraszczającego, iż na wejściu odwracającym op-ampa panuje potencjał bliski GND, do której podłączone jest wejście odwracające, nie zajdziesz daleko, Panie Projektancie.
    A "masa pozorna" to coś w rodzaju licentia poetica jakiegoś - być może - również projektanta. Się przyjęła i już. Po co to zmieniać?
    Quote:
    GND ma powiązanie z uziemieniem i nie wiem dlaczego wiąże się przez niektórych z układami nie związanymi z ZIEMĄ (izolowanymi).

    Może dlatego, by wskazać, który ewentualnie punkt można/ należy w razie potrzeby uziemić?
  • #23
    Urgon
    Editor
    AVE...

    Dopisałem dodatkowe wyjaśnienie w artykule. Zalecam kolegom zapoznanie się z nim...
    A GND jako masa układu to konwencja, na której ja się uczyłem, i do której się przyzwyczaiłem. Uziemienie (PE) ma inny symbol...
    GND - ground, czyli masa.
    Ground plane - wylewka masy.
    Virtual ground - wirtualna masa.
  • #24
    User removed account
    Level 1  
  • #25
    Urgon
    Editor
    AVE...
    acctr wrote:
    Wirnick wrote:
    GND ma powiązanie z uziemieniem i nie wiem dlaczego wiąże się przez niektórych z układami nie związanymi z ZIEMĄ (izolowanymi)

    Satelity krążące wokół Ziemi i inne statki kosmiczne również posiadają masę, oznaczaną jako Ground, Signal ground, GND, itd. Masą w tych obiektach jest metalowa obudowa, z tym, że istnieje tylko jeden punkt do którego podłączane są pozostałe części obudowy. Połączenia masy tworzą topologię gwiazdy, znaną z dobrze zaprojektowanych PCB.

    W przypadku satelitów chodzi tylko i wyłącznie o ekranowanie elektroniki. Podobnie różne sprzęty z obudową metalową mają przynajmniej jeden punkt, gdzie obudowa jest łączona z przewodem PE, bolcem w gnieździe zasilania lub (często w sprzętach audio) z zaciskiem do przyłączenia zewnętrznego uziemienia.
    Układ "gwiazdy" na PCB spotyka się niezbyt często. Za to jest to jeden z dwóch standardów we wzmacniaczach lampowych. Drugim jest przewód/szyna masy z przyłączem do zasilacza przy pierwszym stopniu i łącząca kolejno następne stopnie. Sam stosowałem i stosuję wylewki masy jako bardziej praktyczne, czasem z oddzielną masą analogową lub obwodu pomiarowego, gdzie połączenie biegnie pojedynczą ścieżką z częścią główną...

    Tak czy siak wypadałoby zakończyć temat masy, bo to zostało już wyjaśnione, a dalsze dywagacje nijak się mają do samego poradnika...
  • #26
    User removed account
    Level 1  
  • #27
    2konrafal1993
    Level 36  
    Urgon wrote:
    Układ "gwiazdy" na PCB spotyka się niezbyt często. Za to jest to jeden z dwóch standardów we wzmacniaczach lampowych.
    Nie zgodzę się, naprawiłem już stos wzmacniaczy jedne stare a drugie nowe i zawsze była topologoa gwiazdy. Od kondensatorów idą masy głośnikowe potem jeszcze masa zasilania układów które pobierają znaczny prąd a ostatnia idzie masa sygnałowa i to wszystko z jednej nogi kondensatora głównego. Projektując moje sprzęty nauczyłem się jak masa ma być rozdzielona a próbowałem też wylewek i efekt był średni, chyba dlatego producenci wzmacniaczy robią gwiazdę bo to prosta topologia ale skuteczna. Jeśli chodzi o artykuł to po robić to samo co jest na każdej stronie w necie, podejdź do tematu bardziej od strony praktycznej czyli pokaż nowym użytkownikom zastosowania praktyczne wo i ich zalety oraz wady np. Typy zasilania, dobór wzmacniaczy do różnych zastosowań, układy przeznaczone dla audio, pomiarów czy innych zadań. Wtedy ktoś nowy w temacie będzie wiedział jak ten temat rozumieć, spójrz ile jest pytań na proste tematy np. Chcę zrobić przedwzmacniacz zasilany z jednej baterii 9v. Są w necie schematy ale jak ktoś kto się nie zna ma rozpoznać że dany schemat jest błędny.
  • #28
    Urgon
    Editor
    AVE...

    Okej, macie rację co do układu gwiazdy. Sprawdziłem kilka przykładowych wzorów PCB dla lepszych wzmacniaczy audio...

    Celem tego cyklu jest nauczenie, jak projektować własne układy ze wzmacniaczami operacyjnym, ale też pokazanie na przykładach problemów, ograniczeń i możliwości. Część praktyczna też będzie, spokojnie. Chcę pokazać wystarczająco dużo teorii, by praktyka była możliwa. Mógłbym pokazać stos gotowych aplikacji układowych, ale to z nikogo nie uczyni projektanta, a co najwyżej odtwórcę cudzych rozwiązań...
  • #29
    CYRUS2
    Level 42  
    1000uF na wejściu wzmacniacza op. ???? To dzieło kogoś kto nie potrafi projektować. Jakie częstotliwości ma przenosić ? Dzielnik 100k / 100k też spartaczyłeś. To będzie generator zakłóceń . Na schemacie gdzie jest masa na zasilaniu opampa kondensator. 1000uF się zniszczy - bo jest odwrotnie spolaryzowany.
  • #30
    Urgon
    Editor
    AVE...

    Z kondensatorem 1000µF na wejściu układ będzie pracował jak aktywny filtr górnoprzepustowy RC pierwszego rzędu z pasmem od około 4,8mHz. Ale taki spec jak ty powinien to wiedzieć. No chyba że z ciebie taki ekspert, jak z koziego zadka saksofon. Co moim zdaniem jest bliższe prawdy.
    Po drugie, schemat drugi z rysunku piątego jest jak najbardziej prawidłowy, i nic nie będzie odcinane. Nie mieszaj, nie pisz głupot i najlepiej wcale się nie wypowiadaj w tematach, na których się najwidoczniej nie znasz. Co już zostało udowodnione.

    Swoją szosą skoro uważasz siebie za taką Λ i Ω, to czemu sam nie napiszesz lepszego poradnika? Bo jesteś zwykłym trollem...
    Plonk!