Входное и выходное сопротивление цепи

[Emergency]

Dmitriy40 в сообщении #1470593 писал(а):

Так что может в 1960-х годах и были распространены 20% МЛТ резисторы, но сейчас 21 век на дворе

Мой приятель в конце 70-х был на практике на заводе, где делили резисторы МЛТ и привез оттуда несколько килограмм 0,25 Вт бракованных резисторов, которые не прошли испытания на температурный коэффициент (там их были сотни килограмм).
Кстати, в 80-х в нашей лаборатории появился 5-разрядный мультиметр, которым я проверил несколько десятков 20%-ных резисторов - все они соответствовали номиналу не хуже 0,1%. Но это при 20 °С, а их рабочая температура до 200 °С.

-- 25.06.2020, 17:11 --

EUgeneUS в сообщении #1470598 писал(а):

Тут мы вступаем на топкую стезю телепатии.

Вы совершенно правы.
Дело в том, что мне нечем посмотреть АЧХ этой схемы, а наш ТС занят другими делами.
Но я обратил внимание, что $R_1C_1$ включены в цепь ООС (поднимают усиление частот выше среза). То есть целевой показатель среза 3 db может попасть именно на 50 Гц.
Могу быть неправым, так как оценил это на глазок.
А может вы нарисуете АЧХ?

[Dmitriy40]

(Точность резисторов)

Emergency в сообщении #1470600 писал(а):

я проверил несколько десятков 20%-ных резисторов - все они соответствовали номиналу не хуже 0,1%.

Это простите чудеса, вам очень сильно повезло. Стырить можно ещё и не такое ...
У меня под рукой есть несколько МЛТ резисторов с разными допусками примерно 1970-х годов выпуска, вот измерения их реального сопротивления прямо сейчас:
1. МЛТ-0.25, 100Ом, 5%: 103.2Ом, 97.3Ом, 101.5Ом, 103.4Ом.
2. ОМЛТ-0.25, 100Ом, 10%: 106.0Ом.
3. ОМЛТ-0.25, 10кОм, 5%: 9.99кОм.
4. ОМЛТ-1, 10кОм, 5%: 9.74кОм.
5. ОМЛТ-1, 1кОм, 10%: 950Ом.
Погрешность измерений везде меньше младшей цифры.
Как видно все укладываются в свой допуск, но ни о каких даже 1% (за единственным исключением) разбросе речи не идёт.
Если их взять из одной партии, прямо с завода, да ещё и отобрать, то наверное можно получить 0.1% разброса для 20% допуска, но это надо постараться. И не у всех есть доступ к заводу (чтобы оттуда стырить выкупить брак)!
Короче, хорош зафлуживать тему посторонними измышлениями.

[EUgeneUS]

Emergency в сообщении #1470600 писал(а):

Но я обратил внимание, что $R_1C_1$ включены в цепь ООС (поднимают усиление частот выше среза).

С увеличением суммарного импеданса $R_1C_1$ КООС будет расти, а значит $K_y$ падать, и это происходит с уменьшением частоты. То есть, чем меньше частота, тем меньше $K_y$.

[Dmitriy40]

EUgeneUS в сообщении #1470618 писал(а):

Emergency в сообщении #1470600 писал(а):

Но я обратил внимание, что $R_1C_1$ включены в цепь ООС (поднимают усиление частот выше среза).

С увеличением суммарного импеданса $R_1C_1$ КООС будет расти, а значит $K_y$ падать, и это происходит с уменьшением частоты. То есть, чем меньше частота, тем меньше $K_y$.

Хотя сказано почти одно и то же, но выражение EUgeneUS более правильно: слова "поднимают усиление" подразумевают что до того усиление было (практически) постоянным. В данной схеме это не так, усиление почти постоянно как раз выше некоей частоты (среза или не среза, не так уж важно). И оно таки уменьшается при снижении частоты ниже некоей границы, а не повышается при увеличении выше некоей границы.
Ради повышения усиления с повышением частоты конденсатор $C_1$ включили бы параллельно $R_1$.

[Emergency]

Dmitriy40 в сообщении #1470625 писал(а):

Хотя сказано почти одно и то же, но выражение EUgeneUS более правильно: слова "поднимают усиление" подразумевают что до того усиление было (практически) постоянным.

Слова ""поднимают усиление" относятся к этой цепи - Если она есть, то усиление выше чем если ее убрать.

[Solaris86]

По поводу графиков: если вы имели в виду, что выходное напряжение не может превышать напряжение питания 15 В, на графике видно, что оно даже не доходит до 15 В... Ещё с учётом 3 конденсаторов на АЧХ должно быть минимум 1 возвышенность или впадина на фоне плато ($f_2 = f_3$) и спад на $f_1$, но графике АЧХ такого нет...
Вообще, мне кажется, что-то не то у меня со схемой в Microcape: я отсоединяю питание 15 В и -15 В от выводов питания, а программа при проверке продолжает на выходах показывать эти напряжения (я загрузил из библиотеки готовый фильтр Саллена-Ки, там в этом плане всё ОК: обираю питание и на выводах питания ОУ меняется напряжение)...
А мой созданный фильтр показывается одни и те же графики что с питанием, что без него...

-- 25.06.2020, 20:36 --

Да, сессия во всю, поэтому приходится уделять время предметам, по которым на днях экзамен или дифзачёт... Не разорваться.

-- 25.06.2020, 20:45 --

АЧХ и ФЧХ

[EUgeneUS]

Solaris86 в сообщении #1470659 писал(а):

По поводу графиков: если вы имели в виду, что выходное напряжение не может превышать напряжение питания 15 В,

Это для идеального ОУ

Solaris86 в сообщении #1470659 писал(а):

на графике видно, что оно даже не доходит до 15 В...

Для реального пиковые значения на выходе всегда заметно меньше напряжения питания (а Ваш САПР подставляет модель реального ОУ). Вообще есть специальные ОУ, так называемые rail-to-rail, у которых на выходе может быть почти точно напряжение питания. Но это довольно такие специализированные устройства.

Solaris86 в сообщении #1470659 писал(а):

Ещё с учётом 3 конденсаторов на АЧХ должно быть минимум 1 возвышенность или впадина на фоне плато ($f_2 = f_3$) и спад на $f_1$,

Совсем не обязательно.

Solaris86 в сообщении #1470659 писал(а):

но графике АЧХ такого нет...

потому и нет.

[Emergency]

Solaris86 в сообщении #1470659 писал(а):

АЧХ и ФЧХ

Почему вы не понизили напряжение на входе? Источник же позволяет задать его любым. Ну сделайте хотя бы 0,5 вольт. Иначе, вся грязь от ограничения синуса попадает по цепи обратной связи в усилитель и портит вашу FX{/
И жаль, что вы не указали значения пар $RC$ - равны ли их активные и реактивные сопротивления при 50 герцах?
И, конечно, графики надо отмасштабировать - диапазон частот ограничить в пределах 10-1000 герц и отрегулировать вертикальный масштаб. Если все сделать правильно, то АЧХ должна идти по прямой наискось снизу вверх до 50 герц, а затем становиться горизонтальной линией. Интересен наклон кривой до 50 герц и частота при которой усиление падает на 3 дБ.

[Dmitriy40]

Ну что же, тоже сделал АЧХ/ФЧХ, с номиналами конденсаторов от Emergency:

Усиление по уровню -3дБ составило на частоте 123.82Гц. На участке 10-20Гц (октава) наклон составил 16.3дБ (от -45.8дБ до -29.5дБ). Ниже пары герц наклон похож на 12дБ/октаву.

Если конденсаторы изменить на 5.6мкФ, 56мкФ, 1.2мкФ (как я выше считал должно быть для -3дБ на 50Гц), то на 50Гц ослабление будет всего 0.32дБ. Перебор однако.
С конденсаторами 1.5мкФ, 15мкФ, 0.33мкФ ослабление 3дБ уже на частоте 52.4Гц. Увеличив последний до 0.39мкФ снизим частоту до 45.6Гц. С 0.47мкФ частота 39.4Гц. С конденсаторами 2.2мкФ, 22мкФ, 0.33мкФ частота 50.23Гц. Хм, почти идеально ... Если вспомнить про допуска на конденсаторы, то комбинация 2.2мкФ, 22мкФ, 0.47мкФ выглядит разумной. Но как её (или предыдущую почти идеальную) получить расчётным путём непонятно.

[EUgeneUS]

Dmitriy40
А что у Вас происходит на частотах до 10-20 кГц?
на АЧХ от Solaris86 после 100 Гц спад наблюдается, природа которого мне не очень понятна
Понятно, что это может быть связано с граничной частотой ОУ, но как-то рано начинается спад.

Emergency в сообщении #1470687 писал(а):

диапазон частот ограничить в пределах 10-1000 герц

Если речь о усилители звуковой частоты, то в пределах 10-20000 Гц. Можно даже от 1 Гц до 100 кГц, чтобы посмотреть, что "рядом" с полосой происходит, но не больше.

[Emergency]

Dmitriy40 в сообщении #1470714 писал(а):

Ну что же, тоже сделал АЧХ/ФЧХ, с номиналами конденсаторов от Emergency:
Изображение

Это не мой вариант.
Все уже запутались с кучей вариантов резисторов. :(
Я предлагал для всех $RC$ применить $R=X$, где $X$ - реактивное сопротивление конденсатора на частоте 50 Гц. То есть в вашем наборе $R_n$ должно быть $C_1=C_2$, так как $R_3=R_2$.

-- 26.06.2020, 08:15 --

EUgeneUS в сообщении #1470727 писал(а):

Если речь о усилители звуковой частоты, то в пределах 10-20000 Гц. Можно даже от 1 Гц до 100 кГц, чтобы посмотреть, что "рядом" с полосой происходит, но не больше.

Можно смотреть в любом диапазоне частот. Я предлагал его сузить лишь для того, чтобы лучше были видны окрестности 50 Гц.

[Dmitriy40]

EUgeneUS в сообщении #1470727 писал(а):

А что у Вас происходит на частотах до 10-20 кГц?

До 10кГц практически горизонталь (после максимума примерно на 1.3кГц начинает ослабляться, но буквально на доли процента, на 13мдБ на 3кГц, на 46мдБ на 5кГц, на 0.1дБ на 7.2кГц), а примерно после 10кГц начинает совсем заваливаться вниз с частотой среза около 25кГц (определена как пересечение продолжения наклонной части и 0дБ) (при этом на 3дБ падает на 45кГц, на 6дБ на 78кГц) — очевидно из-за неидеальности ОУ (он к тому же кажется низкочастотный). Именно поэтому не стал показывать дальше вправо.

Теперь мне непонятно почему моя формула даёт сильно не совпадающие с симуляцией цифры ... вроде же правильно все делители и ОУ посчитал ...

Emergency в сообщении #1470729 писал(а):

Это не мой вариант.

Я взял Ваши слова:

Emergency в сообщении #1470556 писал(а):

А я бы не стал удваивать и взял бы $C_2$ = 0,33 мкф, $C_1$ = 3.3 мкф, $C_3$ = 0,18 мкф.

Emergency в сообщении #1470729 писал(а):

То есть в вашем наборе $R_n$ должно быть $C_1=C_2$, так как $R_3=R_2$.

ОК, посчитаем и это: с номиналами $C_2=C_1=0.33\text{мкФ}$, $C_3=3.3\text{мкФ}$, $R_3=R_1=10\text{кОм}$, $R_2=180\text{кОм}$ ослабление на частоте $50\text{Гц}$ составило $8.55\text{дБ}$. Перебор однако.

[Emergency]

Dmitriy40 в сообщении #1470817 писал(а):

ослабление на частоте $50\text{Гц}$ составило $8.55\text{дБ}$. Перебор однако.

Да. А если $C_3$ сделать не фильтрующим, а разделительным, увеличив его номинал хотя бы в 10 раз, то ослабление на частоте 50 Гц составит около 6 дБ.

Продолжаю думать, что это и есть правильный ответ для преподавателя.

[EUgeneUS]

Dmitriy40 в сообщении #1470817 писал(а):

Теперь мне непонятно почему моя формула даёт сильно не совпадающие с симуляцией цифры ... вроде же правильно все делители и ОУ посчитал ..

Я так понимаю, у Вас получается бОльшее ослабление, чем в симуляции. Правильно?

Ваш метод расчета на учитывает сдвиг фаз на RC цепочке в цепи ООС.

[Solaris86]

Ну если знающие люди ведут дискуссию и не пришли пока к единому мнению, то мне-то как решать эту задачу?
Вчера уже по видеоконференции спросил у преподавателя, как решать. Ничего внятного для себя не услышал, видимо, он сам понимает, но объяснить не может понятно другим.
Я спросил в лоб: какие мне выбрать $f_1$, $f_2$ и $f_3$ (напомню, что по условию $f_1 = (5...10)f_2$, $f_2 = f_3$ относительно частоты среза $f_\text{ср} = 50 \text{Гц}$?
Собственно у нас есть 5 вариантов выбора:
1. $f_1, f_2, f_3 < f_\text{ср}$
2. $f_1 = f_\text{ср}$, а f_2, f_3 < f_\text{ср}$
3. $f_1 > f_\text{ср}$, а $f_2, f_3 < f_\text{ср}$
4. $f_1 > f_\text{ср}$, а $f_2, f_3 = f_\text{ср}$
5. $f_1, f_2, f_3 > f_\text{ср}$
Преподаватель предложил вариант 2.
Дальше, тут в беседе на форуме я увидел такие варианты соотношения импедансов R- и C- элементов в RC-цепочках:
1.$Z_C_i \leq \frac{Z_R_j}{100}$
2.$Z_C_i = Z_R_j$
Я не знаю, какой вариант из этих двух тогда выбрать.
Ну и ещё момент, который поверг меня в ступор: коэффициент усиления ,согласно формуле, зависит только от соотношения $R_1$ и $R_2$, для коэффициента усиления 19 это соотношения должно быть 18. Так вот, сохраняя это соотношение 18, я экспериментировал с различными номиналами резисторов и конденсаторов, но вдруг обнаружилось, что коэффициент усиления успл до 12... Я запутался уже окончательно.
Напряжение питания - 12 В, напряжение генератора сигналов - 0.1 В.

-- 27.06.2020, 13:09 --

И ещё, подскажите конкретную марку УО, который обеспечил наиболее стабильную работу системы и показатели, максимально приближенные к долженствующим.