Животворящая сила обратной связи

[wakh]

SPICE-моделирование устойчивости ОУ

Статья является частью руководства, посвященного практическим аспектам и особенностям проектирования электроники с использованием операционных усилителей (ОУ) – от...

www.compel.ru

 

[Sagittarius]

Да это и на пальцах понятно: Что лучше, усилить сигнал в 100 раз и потом ослабить его в 10, или просто усилить сигнал в 10 раз?

Ты описываешь случай двух вариантов с одинаковым усилением. А надо - с разным.

 

[Sagittarius]

Петлевое в местной петле, правда, получается страшненькое:

Всё правильно. АЧХ соответствует задаче.


Петлевое нам необходимо не для повышения линейности именно охваченного ОУ на сотнях килогерц, а во избавление от его лишнего усиления в районе фед. Там, где на графике петлевого в местной петле нет - ниже 10к, оно ушло на фронт, в общую ООСь.

 

[Rus2000]

Что-то вроде такого?

Именно таким образом.

 

[Sagittarius]

При ООСном АК выхлоп ОУ не входит в насыщение или в ограничение выходного тока.

Ну, да, именно это я и пояснял чуть ранее в ЧУДОТВОРЦЕ. Но смысл жизни скоростного ОУ - умение быстро выходить из перегрузок. Кроме того, там коррекция нестандартная, Т-образная. 544УД2 с Т-коррекцией в модели гоняет на 100 В/мкс - потому, что на ВЧ, где эта скорость определяется, работает классический, хоть и ослабленный, Миллер однополюсный. Скорость нескорректированного 544УД2 - 260 В/мкс.

 

[Sagittarius]

Пики перерегулирования при Ку=-5 показывают, почему ОУ с такой коррекцией не предназначен для работы на единичном усилении с ООСным антиклипом.

 

[Sagittarius]

SPICE-моделирование устойчивости ОУ

Статья является частью руководства, посвященного практическим аспектам и особенностям проектирования электроники с использованием операционных усилителей (ОУ) – от...

www.compel.ru

Он просто анекдот рассказал.
Как низко пал секам!

 

[Sagittarius]

В случае, например, неинвертирующего повторителя, ты не сможешь корректировать первый ОУ ни по входу, ни в петле ООС.

Чавой-та я не могу? ППК - это и есть коррекция по входу. Кто мне помешает её поставить?
И потом. В случае неинвертирующего уся имеются варианты.
1. Если усь правильный, и из всех каскадов выжимается максимум усиления, то ООСная коррекция первого ОУ невозможна по причине:

его выходное напряжение в сотни раз меньше входного, тогда как для ООСи надо превышение выходного над входным.
2. Но у нас есть Могильный, который делает иллюстративно полезные усиливатели:



Он их не рукожопит - с красотой плат там всё нормально, а головожопит. Такая нескладуха.
Поскольку у него УН не вносит положенное усиление, ему удаётся корректировать уси ...в первом каскаде, и именно ООСью:



Просто потому, что выходное напряжение ОУ больше входного.
На этом он закономерно теряет 10 дБ петлевого:


зато - во всём рабочем диапазоне частот ОУ.

Хотя я ему показывал не раз простой выход:



Т-образная цепь ООСной коррекции работает ровно там, где ему надо, но не гасит усиление на НЧ и ближнем ультразвуке:



Расхождение АЧХ показывает зону работы коррекции: чинно, благородно, сильно, но аккуратно.
Невелика работа, включить тыковку для понимания двух добавочных деталей, но мощности ЦПУ не хватило и на неё. Если в ЦПУ - вавка, надо пить ёд столовыми ложками.

 

[alexcp]

Именно это (и даже больше) позволяет сделать ППК

ППК (противоперегрузочная коррекция, lag compensation, lead-lag compensation)

Состав и форма выпуска
Резистор и конденсатор (Rn и Cn на схеме), соединенные последовательно и включенные между инвертирующим и неинвертирующим входами усилителя (в случае, если неинвертирующий вход в явном виде отсутствует, как в каскаде с ОЭ - между инвертирующим входом и общим проводом):

Действующее вещество
Пара полюс-ноль:

Фармакологическое действие
Уменьшает петлевое усиление на ВЧ, а с ним и Фед.
С точки зрения петлевого усиления, корректирующая RC цепочка шунтирует нижнее плечо делителя ООС на высоких частотах и снижает петлевое усиление на 20дБ/декаду, начиная с частоты и до частоты (см. рисунок выше). В результате снижается Фед:

Снижение Фед может, например, добавить устойчивости в ситуации, когда это позволяет вывести из полосы действия ООС ненужный полюс Кухх (см. рисунок).

Показания к применению

• Высокая Фед
• Избыточное петлевое усиление на ВЧ
• Малый запас по фазе при низком Ку (например, декомпенсированные усилители, где "усилитель стабилен при Ку>10")
• В комплексе с другими мерами коррекции

Передозировка
ППК сама по себе, в отсутствие других мер коррекции, не увеличивает запаса по фазе, но может его уменьшить, если постоянная времени RnCn недостаточна:

Аналогичный эффект наблюдается, если резистор отсутствует:

Если нет конденсатора и остался один резистор, то петлевое усиление снижается во всем диапазоне частот, где действует ООС.

Побочные действия
Поскольку ППК включена между инвертирующим и неинвертирующим входами усилителя, с точки зрения полезного сигнала к ППК приложено напряжение Udiff (см. пост №6). Пока петлевое усиление велико (обычно на НЧ), Udiff мало, ток через ППК практически не течет, и влиянием ППК на усиление полезного сигнала можно пренебречь. Однако в районе Фед петлевое усиление падает, Udiff растет, и ППК создает небольшой горб на АЧХ:

что приводит к ухудшению переходной характеристики:

Для борьбы с этим эффектом можно добавить ФНЧ на вход усилителя. В качестве ФНЧ можно использовать саму цепь ППК:

 

[12943]

Почему-то на всех схемах, кроме одной, отсутствует Ri. Обязан быть.

 

[alexcp]

Почему-то на всех схемах, кроме одной, отсутствует Ri. Обязан быть.

В неинверте делитель обратной связи обозначен Rf Rg, а в инверте - Rf Ri. С точки зрения петлевого усиления, Ri и Rg эквивалентны (при условии, что источник сигнала имеет низкий импеданс - он входит в Ri).

 

[Sagittarius]

Вот именно: этот резистор вводится специалино и на практике не может быть менее полукилоома. Там неправильная вводная, из которой может быть неправильный вывод.

 

[Sagittarius]

Ну, и вовсе худо включать ППК как часть ФНЧ. Для ФНЧ там слишком мал конденсатор, частота среза выходит в мегагерцы. А так - да, красиво, один конденсатор экономится.

 

[NEULO]

Бедный Вадик использует ППК как ФНЧ, От этого она становится ФНЧ а свои свойства теряет.) Так что лучше ФНЧ отдельно ППК отдельно, мне кажется.)
ЗЫ, Не, там он как то подругому, вспомнил, это я её включал без одного из резисторов, появляются проблемы с клипом и меандром.

 

[alexcp]

слишком мал конденсатор, частота среза выходит в мегагерцы

Это не тот конденсатор - мегагерцы получаются с маленьким, который в коррекции на опережение. С тем, что в ППК, получается частота среза в десятки килогерц. Неудобство использования ППК в качестве ФНЧ скорее в настройке - меняешь резистор ППК, меняется Ку, нужно все пересчитывать и все менять. Проще разделять и властвовать.

 

[Rus2000]

Неудобство использования ППК в качестве ФНЧ скорее в настройке - меняешь резистор ППК, меняется Ку, нужно все пересчитывать и все менять.

Верно.
Там сразу все плавает одновременно: усиление, устойчивость, входное сопротивление и частота ФНЧ.
Устаканить приемлемый баланс можно попытаться, но любое изменение сразу тянет за собой все остальное.

 

[Sagittarius]

С тем, что в ППК, получается частота среза в десятки килогерц.

Господь с вами, капитан. Обычный, среднепотолочстатистический конденсатор ФНЧ - пара тысяч пик. Средний конденсатор ППК - три - четыре сотни пик. Разница на порядок величины, 10 раз. Откуда там десятки килогерц фсреза? Да ни ф жысть.

 

[Rus2000]

Откуда там десятки килогерц фсреза?

От РГ в среднем положении, например.
РГ=2,5кОм, R1=1кОм.
3,5к * 470пФ => Фсреза=96кГц.

Но беда не в этом, а в том, что уточнение коррекции тянет за собой изменение усиления, приходится уточнять следом входной резистор, а это меняет частоту среза ФНЧ. Ну и так далее.

Надо отделять мух от котлет ФНЧ от ППК.
Тогда влияние ФНЧ будет минимальным и можно будет пренебречь им в первом приближении.
Далее настраиваем ФНЧ и коррекцию так, как нам нравится...

 

[Sagittarius]

От РГ

Нету РГ. Нулевое выхходное сопротивление источника.

 

[Sagittarius]

Но беда не в этом, а в том, что уточнение коррекции тянет за собой изменение усиления, приходится уточнять следом входной резистор, а это меняет частоту среза ФНЧ. Ну и так далее.

Воот. Начнётся же.

ППК сводится к цепи, шунтирующей нижний резистор делителя ООС. Так она, собственно, и моделируется, так она и работает: поднимает КуООС с сотен кГц, уменьшая глубину ООС в области фед. Отличная штука. Нафиг на неё возлагать несвойственные ей функции?