Питание ОУ: "реал" vs. "виртуал"

[OlegFX]

О, вы тут успели и поругаться, и написать петицию модераторам про "не пущать, ибо позорит".

Как предлагают некоторые, лучше рассматривать конкретные схемы, например однокаскадный усилитель с питанием от батареи - примеры Валентиныча. В этой схеме средняя точка может служить только для смещения ОУ, и, в таком случае, она вообще не нуждается в конденсаторе. Такая схема, кстати, встречается на практике (схема 3).
http://www.onlinedisk.ru/image/995083/BIAS13.gif
Второй вариант (почти как №2 у Валентиныча) - учебный, переходный от "основного" к третьему, но работать она будет точно так же. Интересно, как концепцию "стояка" применить к схеме №3?
Т.к. по условиям Валентиныча питание от батареи, то пульсации выпрямителя нас не тревожат. В противном случае, они ослаблялись бы делителем R_смещения/r_источника_сигнала, поэтому, если этот источник имеет низкое r и/или БП имеет небольшие пульсации, то с сетевым БП можно смело применять и вариант 3. Так что, Валентиныч, к сожалению, пропустил неплохой (оптимальный) вариант.

2 Denn

В распространённом варианте когда точка "2" соединена с точкой "1", а точки "3" и "4" - с минусовой шиной, вышеописанный "букет", с учётом делителя R4/R5, приложен между входами ОУ и благополучно усиленный попадает на выход. На мой взгляд это наихудший вариант.

На плюсовой вход помехи с виртуальной земли идут напрямую, на минусовый - через делитель ООС ОУ.

Никак нет. Если предположить наличие помехи в средней точке, то она будет поступать на "+" вход через делитель R_смещения(R3)/r_источника сигнала, а совсем не "напрямую" (если, конечно, сдуру не выбрать r_вх каскада существенно меньшим r_источника). А на выходе результат этого деления будет усиленным с Кус каскада. На "-" входе эта (делённая) помеха тоже будет, но не из-за того, что она туда "попала", а по принципу работы ОУ (правило №1 по ХХ): "ОУ стремится к тому, чтобы разность напряжений между его входами была равна 0". Другими словами, на "-" вх сигнал будет таким же самым, как и на "+" - "синфазный сигнал" называется. А R4 и R5 никак не влияют на величину этого напряжения на "-" входе, а только на степень её усиления.

Ператрон прав насчёт "виртуальной" земли, Ден, прислушайся:

Обращаю в очередной раз внимание на то обстоятельство, что термин "виртуальная средняя точка", как и "виртуальная земля" (в приложении к схемам смещения) является некорректным - речь всего лишь о способе подачи смещения и никакой виртуальности тут не наблюдается.

Добавлю, что имеет смысл просто называть эту точку BIAS - "смещение ОУ", а только уже потом "общей" для тех или иных цепей, если это используется. А то, существуют, ведь, схемы со следящимм питанием, со следящим (плавающим) смещением, со средней точкой ИП, соединённой только с выходом или только с одним из входов ОУ, схемы с выходом ОУ в качестве земли (сигнального ОУ, а не формирователя bias) и т.д. и т.п. - как с ними всеми разобраться, что там виртуальное, а что реальное?

Про 10кОм_vs_100кОм при 100мкФ. Я тут прикинул, на какой же частоте импеданс цепи с 2х10кОм получит, например, двукратный перевес - некритичный перевес, но всё же. Вот исходное уравнение для Zc: 2x(5кОм||Zc)=50кОм||Zc, где Zc - ёмкостное R конденсатора. Далее по известной формуле находим частоту для 100мкФ. Получилось аж 0,25Гц. Ден, если твои схемы чувствительны к всего лишь двукратному возрастанию импеданса на такой низкой частоте, то хороши же твои схемы. А если вспомнить, в какой схеме ты предложил поменять 100 на 10кОм, то... ноу комент, короче.

******************
2 DDD

Не может ни в каком случае: резисторы 10 кОм применять вообще не стоит, а надо применять 9.1 ком, 11 кОм, 12 кОм...

Стёб стёбом, но могу предложить иногда применяемый вариант неравных сопротивлений делителя. Дело в том, что многие ОУ ограничивают несимметрично, например, ТЛ072 "снизу" раньше, поэтому имеет смысл нижний резистор выбрать бОльшего номинала - в таком случае можно добавить пару дБ к ДД. Эмиттерные повторители вообще сильно выигрывают в ДД при таком смещении, особенно при работе на относительно низкоомную нагрузку.

[Valentinych]

Так что, Валентиныч, к сожалению, пропустил неплохой (оптимальный) вариант.

Да нет, Олег, не пропустил, а просто не дошел до него. Начались очередные наезды с переходом на личности, и желание общаться просто пропало...
У меня было описано 8 вариантов, вы добавили еще один, но и это не предел. В принципе, могу добавить еще несколько. Только зачем?
Те кто знает, не нуждаются в таких подсказках, а вот те, кто не знает, предпочитает идти своим путем проб и ошибок. Как говорится - флаг в руки.

Хотя отрадно, что к этой теме вновь, и вновь возвращаются грамотные специалисты, и уважаемые люди, разделяющие мою точку зрения. 

[Denn]

2 Denn

В распространённом варианте когда точка "2" соединена с точкой "1", а точки "3" и "4" - с минусовой шиной, вышеописанный "букет", с учётом делителя R4/R5, приложен между входами ОУ и благополучно усиленный попадает на выход. На мой взгляд это наихудший вариант.

На плюсовой вход помехи с виртуальной земли идут напрямую, на минусовый - через делитель ООС ОУ.

Никак нет. Если предположить наличие помехи в средней точке, то она будет поступать на "+" вход через делитель R_смещения(R3)/r_источника сигнала, а совсем не "напрямую" (если, конечно, сдуру не выбрать r_вх каскада существенно меньшим r_источника). А на выходе результат этого деления будет усиленным с Кус каскада. На "-" входе эта (делённая) помеха тоже будет, но не из-за того, что она туда "попала", а по принципу работы ОУ (правило №1 по ХХ): "ОУ стремится к тому, чтобы разность напряжений между его входами была равна 0". Другими словами, на "-" вх сигнал будет таким же самым, как и на "+" - "синфазный сигнал" называется. А R4 и R5 никак не влияют на величину этого напряжения на "-" входе, а только на степень её усиления.

Возможно оно и так, я эту мысль подумаю на досуге.

Ператрон прав насчёт "виртуальной" земли, Ден, прислушайся:

Обращаю в очередной раз внимание на то обстоятельство, что термин "виртуальная средняя точка", как и "виртуальная земля" (в приложении к схемам смещения) является некорректным - речь всего лишь о способе подачи смещения и никакой виртуальности тут не наблюдается.

Добавлю, что имеет смысл просто называть эту точку BIAS - "смещение ОУ", а только уже потом "общей" для тех или иных цепей, если это используется.

В случае только лишь "подмагничивания" одного входа ОУ наверное достаточно двух резисторов. Однако в практических схемах зачастую виртуальная земля используется для разных целей, поэтому и рекомендую приучаться заботиться о её "устойчивости".
Что касается терминологии, да, я называю это виртуальной землёй, т.к. в случае её использования в схеме, вся ОУ'шная внутренняя схемотехника "опирается" на неё. Лично я просто привык называть опорный нулевой потенциал для сигнальной цепи - землёй. BIAS - это только смещение одного входа ОУ, это другое, здесь речь про работу с двуполярным сигналом в схеме с однополярным питанием.

Про 10кОм_vs_100кОм при 100мкФ. Я тут прикинул, на какой же частоте импеданс цепи с 2х10кОм получит, например, двукратный перевес - некритичный перевес, но всё же. Вот исходное уравнение для Zc: 2x(5кОм||Zc)=50кОм||Zc, где Zc - ёмкостное R конденсатора. Далее по известной формуле находим частоту для 100мкФ. Получилось аж 0,25Гц.

Я прикинул проще. По вышеизложенным (мною) причинам, чем меньше номинал резисторов делителя, тем лучше. Исходя из этого, 10 ком - это та величина, когда резисторы вменяемых размеров, не греются, делитель не "жрёт" питание больше, чем сама схема и при этом Rвнутр такого источника много меньше резисторов ООС ОУ и резисторов "подтяжек" (сотни Килоом - мегаомы).
В общем-то, практика эту прикидку подтверждает - множество чужих схем (с которыми я сталкивался) имеют делитель именно этого номинала.

[ivana]

Непонятно желание многих что-то доказать и "открыть глаза". Если бы в рассуждениях претендентов на это не было бы явных грубых ошибок и ляпов, их тезисы можно ещё было бы воспринимать серьезно. Что один ОУ с Ку=4 будет работать с любым смещением даже без шунтирования и не умрет - да будет, кто же спорит... А 2-3-4-...? А подать смещение на входы (базы, затворы, сетки) 1-го и 3-го из 3-х инвертирующих последовательных каскадов от ОБЩЕГО делителя смещения, да ещё и не шунтированного? "Те кто знает", сразу просекут, даже не собирая схему и не слушая свист, что так делать не надо. А "те кто не знает" - будут читать многабукаф от местных гуров и потом недоумевать почему заводится и свистит, а гуры будут ещё и ругать их за плохую схемотехнику.

ЗЫ а уменьшают номиналы резисторов делителя смещения (в общем случае) ещё и для того, чтобы увеличить через него ток, чтобы РАЗНОЕ отъедание тока смещаемыми едоками не вызывало колебание напряжения смещения, а вовсе не для того, чтобы больше шунтировать источник питания....

Хотя что это я, мы же здесь все "кто знает", поэтому никого другого не слушаем а сами только говорим другим истину 

[OlegFX]

2 Ivana:

ЗЫ а уменьшают номиналы резисторов делителя смещения (в общем случае) ещё и для того, чтобы увеличить через него ток, чтобы РАЗНОЕ отъедание тока смещаемыми едоками не вызывало колебание напряжения смещения, а вовсе не для того, чтобы больше шунтировать источник питания....

Ператрон уже писал об этом где-то в начале, возможно, ещё в той теме, от которой отпочковалась эта. Могу добавить только, что пресловутые 2х10кОм почти всегда стоят в примочках, в которых от них подаётся смещение на всякие эм. повторители и/или гираторы - там низкоомность, действительно, желательна. А так, я встречал аж до 2х1МОм. Хотя, по инерции (по привычке) многие ставят 2х10кОм безо всяких расчётов, факт. Кстати, почему "колебания", может просадка?

Про многокаскадность. Договорились же, что "вообще на все случаи жизни" - это сферический конь, и тему можно сразу закрывать, как справедливо написал KMG. Ещё не добрались до многокаскадности; вот, ты первый начал - тебе и флаг (клава) в руки. Ироничные коменты писать, конечно, проще - это тоже факт.

[ivana]

Ну что цепляться к словам - когда жрут посильнее - "просадка", когда останавливаются отдышаться - обратное восстановление - вот тебе и колебания

Ну а простите, что кроме ироничных комментов может вызвать такая буря в стакане? Клава мне в руки? - Тогда большими буквами - мои апрельские тезисы для "тех кто не знает":

1) не слушайте никого, в особенности Ператрона - он пишет чушь ничуть не реже остальных но помпезность её формы может ввести в заблуждение неокрепшие умы
2) давайте своим девайсам честную реальную стоячую (лежачую) землю (насколько это возможно) - хоть от одной кроны разбивая её на + и - пополам
3) кормите смещения каждого каскада от отдельных делителей

[DDD]

Минимальные резисторы, которые я ставлю для получения Uпит./2 - это 240 кОм/240 кОм, и кондер 22 мкф + 33 нФ керамику. В самых хайгейновых многокаскадных схемах электролит увеличиваю до 100 мкФ, иначе бывает автогенерация на НЧ.
А так обычно 2 х 560 кОм, и 22 мкФ + 33 нФ.
Борюсь за малое потребление тока примочками (это у меня фенька такая), и редко какая примочка жрет больше 1 мА.
Вот такая вот универсальность на все случаи жизни )))))))))

[MIXA]

Во втором посте темы, там где результаты сима, не совсем корректная ситуация: если брать 100к + 100мкФ, то при 10к необходимо брать 1000мкФ, чтобы делители оказались эквивалентными.
Вариант 10к + 1000мкФ будет более устойчивым в любом случае. Когда рассматриваете результаты сима, надо тоже включать мышление.
Или рассмотреть режим по постоянке и переменке отдельно, резисторы делителя подбирать по постоянному отбираемому току, а кондер на землю как можно меньшего реактивного и последовательного сопротивления.
Но переусердствовать тоже опасно, например взять 750к резисторы и 2000мкФ, тогда эта пара будет заряжаться неделю.

[Denn]

тогда эта пара будет заряжаться неделю.

Но самое страшное - это не заряд, а разряд (когда основное питание уже упало до нуля) и есть входы ОУ, сидящие непосредственно на виртуалке

[OlegFX]

Во втором посте темы, там где результаты сима, не совсем корректная ситуация: если брать 100к + 100мкФ, то при 10к необходимо брать 1000мкФ, чтобы делители оказались эквивалентными.

А никто и не говорил про то, что бы сделать эквивалентный делитель. Речь шла (особенно в стартовой теме) исключительно о том, что имеет смысл выбрать резисторы по 100кОм. Точнее, о том, что совет Дена о замене наличных 100кОм на 10кОм в той схеме - плохой совет. Дальше сравнение всех вариантов проводились с одним и тем же конденсатором 100мкФ. Ден отделил эту тему от стартовой - может, поэтому не совсем понятно, из-за чего весь сыр-бор.

Когда рассматриваете результаты сима, надо тоже включать мышление.

Хороший совет, в следующий раз так и сделаю, включу мышление.

[MIXA]

По моделях в симе: какие напряжения и частоты в источнике помех и пульсаций?
И еще, это какой микрокап?

[MIXA]

Кто-то выкладывал ссылку на статью по теме нюансов однополярного питания ОУ. Продублируйте если кто-то помнил. Ничего лушего придумать не мог и решил написать в этой очень старой теме.

[DDD]

тогда эта пара будет заряжаться неделю.

Но самое страшное - это не заряд, а разряд (когда основное питание уже упало до нуля) и есть входы ОУ, сидящие непосредственно на виртуалке

Легко убирается обратно-смещенным диодом со средней точки делителя на шину + питания.