Животворящая сила обратной связи

alexcp

Ну, что у нас плохого?
Добавление конденсатора параллельно резистору обратной связи:
Встречаются варианты такой коррекции с дополнительным резистором (варианты B и C, дополнительный резистор обозначен Rc2 и Rc3, соответственно):
lead comp options.png
Работают они примерно так же, как базовый вариант A:
lead comp options Bode.png
Основное отличие, няп, в том, что дополнительный резистор позволяет независимо выбирать усиление, положение (частоту) полюса и положение нуля, в то время как в базовом варианте A можно выбрать любые два из этих параметров, а третий получается из них.

Для варианта A полюс расположен на частоте 1619134196869.png , ноль - на 1619134180615.png

Для варианта B полюс 1619134579970.png , ноль 1619134848334.png

Для варианта C полюс 1619134196869.png , ноль 1619135002557.png

Например, цепочка Rf2Cf из datasheet на LM3886:
1619137208884.png
добавила бы (если бы не Cc, но о нем позже) полюс на 80кГц и ноль на 150кГц, а между ними, на 110кГц, примерно 18° запаса по фазе:
Screen Shot 2021-04-22 at 7.56.52 PM.png
 

Rus2000

I=U/R
17 Окт 2017
13,125
6,646
Плюк
В инвертирующем включении усиление отрицательное по определению.
Другое дело, что по модулю оно может быть меньше единицы.
 
Последнее редактирование:

Cama7845

Новичок
27 Мар 2021
10
1
59
Инвертирующий, не инвертирующий, вычитающий, и вариации всяких усилителей занудтронов.
 

alexcp

Ну, что у нас плохого?
В инверте петля ООС и петлевое усиление точно такие же, как в неинверте, но передаточная функция полезного сигнала отличается (см. также пост №21). Делитель ОС Ri-Rf-Cf одновременно выполняет функцию ФНЧ для входного сигнала:
1619188305085.png
Частота среза (полюса) этого ФНЧ равна 1619191014852.png , и этот полюс компенсирует ноль Ку (синяя линия - АЧХ ФНЧ, оранжевая - Ку в неинверте, серая - Ку в инверте):
Screen Shot 2021-04-23 at 11.22.22 AM.png
Кстати, если применять такую коррекцию так, как обсуждалось выше, в районе Фед, где Кухх мало и снижается с частотой, то Ку в инверте тоже будет снижаться с частотой вместе с Кухх (оранжевая линия - Ку в неинверте, серая - Ку в инверте, зеленая - Кухх):
Screen Shot 2021-04-23 at 11.36.13 AM.png
 
Последнее редактирование:

Sagittarius

Витя "Интегратор". Подлец, сквернослов, плагиатор.
1 Мар 2017
28,741
5,575
Гейропы
В общем, тема скатилась во флуд о коррекции, а это предмет другой темы.
В целом, это хорошо: общими усилиями раскрыты смысл и преимущества применения глубокой ООС. Осталось рассказать о коррекции, как о приправе, позволяющей пользоваться предельно глубокой ООС во всережимно устойчивых усилителях.

Только каким боком конденсатор ООС к матрице коррекции сверхлинейника-глубокоООСника?
Никоим: это просто один элемент в этой матрице, совсем не главный, а хороший в меру.
Вообще, никаких чудотворных элементов в матрице нету, а эффект возникает лишь в силу гармонии согласованной работы всех элементов, как входящих в матрицу, так и паразитных, присущих комплектующим.
 

Rus2000

I=U/R
17 Окт 2017
13,125
6,646
Плюк
Осталось рассказать о коррекции
Не торопи события.
Полюса с нулями можно двигать по-разному.
Главное - понимать, как, куда и зачем.
И матрица - не догма. Она может быть не единственной, а одной из нескольких, отличных по совокупности параметров...
 

Sagittarius

Витя "Интегратор". Подлец, сквернослов, плагиатор.
1 Мар 2017
28,741
5,575
Гейропы
Истинная матрица - именно догма. То есть, шаг вправо, шаг влево - или возбуд, или искажения. Оптимумов трое не бывает.
 

Sagittarius

Витя "Интегратор". Подлец, сквернослов, плагиатор.
1 Мар 2017
28,741
5,575
Гейропы
Куда двигать полюса с нулями?
Проще некуда вопрос. Вправо-вверх, увеличивая площадь усиления.
В качестве антитезы смотрим тупорылое творчество того же могильного любителя крестов: петлевого - 50 дБ/20к.
 

alexcp

Ну, что у нас плохого?
В качестве лабораторной работы скорректирую простой композит из двух половинок AD712:
Screen Shot 2021-04-24 at 12.08.21 AM.png
Композит инвертирующий, Ку=10 (20дБ). AD712 выбран потому, что он (а) есть в тумбочке, (б) есть в LTSpice и (в) имеет низкий (4МГц) Фед, что позволяет без больших усилий обмерить троды плудов. Кухх AD712 @ 20кГц составляет 46дБ (см. также измерения в теме НаПаЛма):
1619237568576.png
так что композит получит Кухх = 2 * 46 = 92дБ @ 20кГц, а петлевое на той же частоте составит 92 - 20 = 72дБ.
В принципе, когда все коррекция состоит из одного конденсатора, его можно просто подобрать. Но оказывается, что посчитать на бумажке даже проще и чуть ли не быстрее:
Screen Shot 2021-04-24 at 12.22.30 AM.png
Синяя линия - Кухх одной половинки AD712. Умножая ее на два, получаем зеленую линию - Кухх композита. Оранжевая линия - это нужный нам Ку в 20дБ. Зеленая линия пересекает оранжевую под углом 40дБ/декаду, так что запас по фазе без коррекции равен нулю (см. пост №62). Чтобы скорректировать, нужно завернуть оранжевую линию Ку вниз так, чтобы она пересекала зеленую под меньшим углом. Как обсуждалось выше, конденсатор С1 (см. схему) позволяет сделать именно это - красная линия пересекает зеленую под углом 20дБ/декаду. Точка их пересечения - это Фед усилителя с коррекцией. Чтобы получить максимальный запас по фазе, Фед нужно поместить в середину красного отрезка, т.е. на уровне усиления 10дБ. Фед можно прикинуть из графика, но легко и посчитать. Зеленая линия проходит через точки (20кГц, 92дБ) и (Фед, 10дБ) и имеет наклон 40дБ/декаду. Разница между этими точками по вертикали равно 92 - 10 = 82дБ, поэтому разница по частоте должна быть 82 / 40 = 2 декады, т.е. Фед равен 20кГц * 100 = 2МГц. Наклон красного отрезка равен 20дБ/декаду, поэтому его пересечение с оранжевой прямой 20дБ находится на полдекады (в квадратный корень из 10 = 3 раза) ниже Фед, т.е. на частоте около 700кГц. Считаем емкость конденсатора коррекции:
1619241354880.png
Все. Собираем:
IMG_4204.JPG
Смотрим, как работает:
TEK0033.png TEK0034.png
Запас по фазе маловат, но что поделать - Ку небольшой, полюс и ноль расположены всего в одной декаде друг от друга, с одним конденсатором коррекции особо не разгонишься. Для душевного спокойствия можно еще померить петлевое по Миддлбруку:
ad712 composite.png
Симулятор (который не потребовался) показывает похожую картинку, но считает, что 22пф слишком много.
Screen Shot 2021-04-24 at 1.25.44 AM.png
Ему больше нравится 12-15пф, но такое уменьшение емкости в железе приводит к снижению запаса по фазе.

56y096.jpg
 
Последнее редактирование:

Rus2000

I=U/R
17 Окт 2017
13,125
6,646
Плюк
Симулятор (который не потребовался) показывает похожую картинку, но считает, что 22пф слишком много.
Сравните Ку модели ОУ с даташитным значением и с Ку железного экземпляра.
Возможно, есть расхождения между моделью и реальностью.

AD712 выбран потому, что он (а) есть в тумбочке, (б) есть в LTSpice
В IV версии не нашел.
Пойду, посмотрю, мож в тумбочке завалялся...
 

alexcp

Ну, что у нас плохого?
Сравните Ку модели ОУ с даташитным значением и с Ку железного экземпляра.
Да, модель имеет на ~3дБ больше усиления, чем железо. Более высокое усиление приводит к более высокой Фед и меньшей емкости коррекции.
Измерял петлевое в схеме с Ку=2:
ad71_sch.png
В симуляторе получилось 8.2 дБ @ 1МГц:
ad712_ltspice.png
В железе 5.5дБ:
ad712 solo x2 gain.png
(Вообще-то, для ОУ с однополюсной коррекцией эти картинки необязательны. Поскольку АЧХ такого ОУ представляет собой прямую с наклоном 20дБ/декаду, достаточно измерить усиление в любой одной точке - например, на 20кГц на стенде из соответствующей темы - чтобы узнать все, что нужно. Но картинки красивые.)
Модель прилагается. В LTSpice ее, видимо, добавили только после того, как Analog Devices купила Linear Technology.
 

Вложения

Последнее редактирование:

Rus2000

I=U/R
17 Окт 2017
13,125
6,646
Плюк
для ОУ с однополюсной коррекцией эти картинки необязательны. Поскольку АЧХ такого ОУ представляет собой прямую с наклоном 20дБ/декаду, достаточно измерить усиление в любой одной точке - например, на 20кГц на стенде из соответствующей темы - чтобы узнать все, что нужно.
Даже если ОУ имеет более сложную характеристику усиления, измерение на частоте 20к позволяет однозначно определить его пригодность для усиления музыкальных сигналов...
 

alexcp

Ну, что у нас плохого?
Только каким боком конденсатор ООС к матрице коррекции сверхлинейника-глубокоООСника?
Брама может и из камней воздвигнуть любую АЧХ. Я тоже попробую без конденсатора:
Screen Shot 2021-04-25 at 10.14.26 PM.png
Тот же композит, только вместо конденсатора индуктивность. Принцип работы тот же. Методика расчета тоже аналогичная, только на последнем шаге нужно считать не емкость, а индуктивность. Полюс расположен на частоте 1619403686773.png , а ноль - на 1619403720919.png .
Резисторы уменьшены потому, что хотелось проверить в железе, 220мкГн не было, а 100мкГн таки было. Полюс и ноль примерно на тех же местах (750 кГц и 8.2 МГц, соответственно), что были с конденсатором, поэтому работает так же.
 
Последнее редактирование:

О Нас

  • Наше сообщество существует уже много лет и гордится тем, что предлагает беспристрастные и критические обсуждения среди любителей радиоэлектроники. Мы каждый день работаем над тем, чтобы быть лучше.

Быстрая Навигация

Пользовательское Меню