Pytanie o kształt sinusoidy na wyjściu wzmacniacza operacyjnego

Witam,
Przeglądając stare szpargały, trafiłem na starą kartkówkę ze szkoły.
Nie dostałem 5 tylko 4, najwyraźniej z uwagi na błędny przebieg na wyjściu wzmacniacza operacyjnego nieodwracającego (w punkcie 1 schematu przedstawionego poniżej). Moim zdaniem wzmocnienie sinusoidy polega na jej jakby rozciągnięciu, zwiększeniu amplitudy połówek plusowych i minusowych, a nauczyciel z boku narysował coś jakby zwiększenie składowej stałej, co powoduje całkowicie przesunięcie sinusoidy w górę i zmniejszenie minusowych połówek sygnału.



Mam jeszcze drugie pytanie, jaki układ służy do wprowadzania/zwiększania składowej stałej, czyli napięcia stałego w sygnale sinusoidalnym (zmiennym) z wykorzystaniem wzmacniacza operacyjnego - jak to zrobić?
Proszę o informację.

Pewnie kondensator na wyjściu był dziurawy i przepuścił składową stałą. Nauczyciel to wiedział, a Ty nie. 🤣

Aha, czyli chodzi o kondensator na końcu. W teorii jest napisane, że kondensator (idealany kondensator nie powinien wprowadzać opóźnień, czyli napięcie jakie ma powinno odpowiadać napięciu źródła w danej chwili) blokuje prąd stały, czyli powinien zablokować składową stałą w napięciu zmiennym na wyjściu czyli pomniejszyć napięcie, w rzeczywistości rozszerzy sinusoidę - zmieni jej kształt i zmieni trochę fazę, poprzez rozszerzenie sinusoidy zmniejszy się częstotliwość sygnału wyjściowego. W zadaniu nie ma podanej wartości kondensatora. W rzeczywistych układach podobno działa jako zabezpieczenie jeśli układ przed nim się zepsuje i będzie płynął prąd stały, wtedy się naładuje i będzie stanowił przerwę co odetnie układy dalej.

Moim zdaniem brakuje ujemnego sprzężenia zwrotnego które obejmowałoby stopień mocy. Układ przy pojedynczym napięciu zasilania nie będzie działał lub wprowadzał bardzo duże zniekształcenia.

Nie, raczej chodzi o to, że na wyjściu WO (w punkcie 1) powinniśmy mieć składową stałą równą połowy napięcia zasilania.
No i na to napięcie stałe, zostanie nałożona wzmocniona składowa zmienna. I właśnie to narysował na czerwono nauczyciel.
I właśnie zadaniem tego kondensatora wyjściowego jest zablokować składową stałą i "przepuścić" składową zmienną na głośnik.
Bo składowa stała jest niezdrowa dla głośnika. Wychyla na stałe membranę w jedną stronę.
Z tego wynika że na wejściu wzmacniacza też powinien być kondensator odcinający składową stałą. Albo źródło sygnału musi mieć składową stałą. Bo inaczej nie będzie to działać poprawnie. Przez to, że WO wzmacnia też składową stałą. Dlatego ten schemat nie jest w 100 procentach poprawny.

A jeśli chodzi o kondensator i sygnał sinusoidalny. To kondensator nie ma "zdolności" do zmiany kształtu sinusa.
Kondensator może zmienić amplitudę sygnału i jego fazę.

@jony Układ by zadziałał gdyby wejścia op-ampa miały polaryzację na połowę napięcia zasilania oraz separację kondensatorem od sygnału wejściowego. Z grubsza taki powinien być układ;

Świetnie, schemat trochę się zrobił skomplikowany, może mi się uda kiedyś go przeanalizować.

wlodar2 napisał:

schemat trochę się zrobił skomplikowany

Trzy rezystory i trzy kondensatory więcej to żadna komplikacja. Jako nastolatek budowałem takie wzmacniacze i działało. Wartości elementów są tu przypadkowe dla zobrazowania idei.

jony napisał:

A jeśli chodzi o kondensator i sygnał sinusoidalny. To kondensator nie ma "zdolności" do zmiany kształtu sinusa.
Kondensator może zmienić amplitudę sygnału i jego fazę.

jony,

może nowoczesne kondensatory smd nie wprowadzają takich zniekształceń ale starodawne z okładzinami tak, co wynika z charakterystyki ładowania kondensatora. Co robi kondensator w połówką sinusoidy widać na wykresie zaznaczonym na niebiesko.


W nowoczesnych układach zamiast kondensatora podobno stosuje się układy RL - zastępujące kondensatory cewką a kondensatory traktuje się jako bateryjki, - źródła napięcia gdzie trzeba.

Znowu czegoś się nauczyłem.

jony napisał:

Nie, raczej chodzi o to, że na wyjściu WO (w punkcie 1) powinniśmy mieć składową stałą równą połowy napięcia zasilania.
No i na to napięcie stałe, zostanie nałożona wzmocniona składowa zmienna. I właśnie to narysował na czerwono nauczyciel.
I właśnie zadaniem tego kondensatora wyjściowego jest zablokować składową stałą i "przepuścić" składową zmienną na głośnik.
Bo składowa stała jest niezdrowa dla głośnika. Wychyla na stałe membranę w jedną stronę.

Jony,
czyli poprzez rezystor r7 i r6 podane jest napięcie 12 V na wejście wzmacniacza na schemacie od ArturAVS i to jest składowa stała na którą się nałoży sygnał zmienny z wejścia. Nie potrzeba żadnego sumatora napięć, tak po prostu do zwykłego węzła? Jeśli tak i to działa, to wykres na wyjściu WO powinien być taki jak narysował nauczyciel i napięcia powinny oscylować w okolicach 12 V np. 11,5 - 12,5V. Jednak kondensator C5 na wyjściu nie wyeliminuje tej składowej stałej - 12V, tak jak to jest napisane w teorii bo tak jakby sygnał jest już zmieszany i składowa stała o f=0Hz znika czyli kondensator będzie się ładował i rozładowywał od razu (może przez jakąś mikro sekundę będzie w nasyceniu co spowoduje, że będzie stanowił przerwę).
Jeśli chodzi o membranę i sygnał sinusoidalny się przesunie w górę i nie będzie ujemnych połówek sygnału to z tego co mówisz membrana powinna się wychylić w jedną stronę o te 12 V i drgać troszkę o wartości z wejścia. Czy membrany w głośnikach są w stanie pracować z minusowymi połówkami sinusoidy?

wlodar2 napisał:

jony napisał:

A jeśli chodzi o kondensator i sygnał sinusoidalny. To kondensator nie ma "zdolności" do zmiany kształtu sinusa.
Kondensator może zmienić amplitudę sygnału i jego fazę.

jony,

może nowoczesne kondensatory smd nie wprowadzają takich zniekształceń ale starodawne z okładzinami tak co wynika z charakterystyki łądowania kondensatora. Co robi kondensator w połówką sinusoidy widać na wykresie zaznaczonym na niebiesko.


W nowoczesnych układach zamiast kondensatora podobno stosuje się układy RL - zastępujące kondensatory cewką a kondensatory traktuje się jako bateryjki, - źródła napięcia gdzie trzeba.

A gdzie ty tu widzisz sinus?

Sinus jest dlatego tak popularny w teorii obwodu, bo to jedyny przebieg (wymuszenie) który "po przejściu" przez obwód liniowy nie zmienia kształtu (dalej jest sinusem). Tylko może się zmienić jego amplituda i faza.

A swoją drogą sporą ESR ma ten twój kondensator.
Tu masz to wyjaśnione o co mi chodzi z tym ESR.
https://edw.elportal.pl/pdf/k04/63_019.pdf

ArturAVS napisał:

Wartości elementów są tu przypadkowe dla zobrazowania idei

Fakt faktem, te kondensatory muszą mieć bardzo małe pojemności żeby się ładowały i rozładowywały bardzo szybko.

Dodano po 12 [minuty]:

>>20581778
Nie ma tu sinusoidy na wejściu pokazanej ale jest pokazane jak się łąduje i rozładowuje kondensator - taki też wykres będzie na wyjściu.

Poniżej wykres na wyjściu WO bez kondensatora.

wlodar2 napisał:

czyli poprzez rezystor r7 i r6 podane jest napięcie 12 V na wejście wzmacniacza na schemacie od ArturAVS i to jest składowa stała na którą się nałoży sygnał zmienny z wejścia. Nie potrzeba żadnego sumatora napięć, tak po prostu do zwykłego węzła? Jeśli tak i to działa

Zobacz sobie tutaj mój stary post na ten temat.
https://www.elektroda.pl/rtvforum/topic3592472.html#18027434
Jak pojawią się jakieś wątpliwości to pytaj.

wlodar2 napisał:

Jednak kondensator C5 na wyjściu nie wyeliminuje tej składowej stałej - 12V, tak jak to jest napisane w teorii bo tak jakby sygnał jest już zmieszany i składowa stała o f=0Hz znika czyli kondensator będzie się ładował i rozładowywał od razu (może przez jakąś mikro sekundę będzie w nasyceniu co spowoduje, że będzie stanowił przerwę).

Nie bardzo rozumiem. C5 na pewno usunie składową stałą. Jak tego z jakiegoś powodu nie zrobi, to układ przestanie po jakimś czasie działać.

wlodar2 napisał:

Poniżej wykres na wyjściu WO bez kondensatora.

Nie rozumiem co to ma udowodnić? Bo pokazujesz oscylogram z wyjścia WO który dostał na wejściu "za szybki sygnał". Co oznacza, że, dany typ WO osiągną już szczyt swoich możliwości.

wlodar2 napisał:

te kondensatory muszą mieć bardzo małe pojemności żeby się ładowały i rozładowywały bardzo szybko.

O jak małych wartościach myślisz? Spójrz na notę aplikacyjną TDA 2030, jest to scalony wzmacniacz mocy a w zasadzie wzmacniacz operacyjny mocy;

wlodar2 napisał:

Czy membrany w głośnikach są w stanie pracować z minusowymi połówkami sinusoidy?

A co w tym przeszkadza? Przecież w stanie spoczynkowym, membrana "stoi" na środku. Zależnie od kierunku przyłożonego prądu zmieni się kierunek pola magnetycznego w cewce, w efekcie membrana wykona ruch w górę lub w dół (uwzględniając ograniczenia mechaniczne głośnika). Układy zasilane pojedynczym napięciem mają swe ograniczenia i praktycznie nie stosuje się ich dla wzmacniaczy powyżej kilkunastu-kilkudziesięciu wat.

wlodar2 napisał:

Jednak kondensator C5 na wyjściu nie wyeliminuje tej składowej stałej - 12V, tak jak to jest napisane w teorii bo tak jakby sygnał jest już zmieszany i składowa stała o f=0Hz znika czyli kondensator będzie się ładował i rozładowywał od razu (może przez jakąś mikro sekundę będzie w nasyceniu co spowoduje, że będzie stanowił przerwę).

Wyeliminuje spokojnie, zmierz napięcie na emiterach tranzystorów i porównaj z napięciem na głośniku. Napięcie na emiterach będzie zbliżone do połowy napięcia zasilania, dla dodatniej połówki sinusa przewodzi Q2, dla ujemnej Q3. Kondensator C3 w ujemnym sprzężeniu zwrotnym powoduje że wzmocnienie dla napięcia stałego jest o wiele mniejsze jak dla przemiennego i w połączeniu z R3 oraz R4 ustala wzmocnienie całości. Poza tym, każdy wzmacniacz ma jakieś użyteczne pasmo przenoszenia którego przekroczenie skutkuje właśnie zniekształceniami.