почему усилители с обратной связью не шумят?

[peg59]

EUgeneUS в сообщении #1556113 писал(а):

1. Как приводится ко входу шум от множественных источников?
2. Зачем приводить шум ко входу?
3. Почему (при каких условиях) это можно делать?

Ну, раз вам надо разобраться:

1. Приводится ко входу шум каждого источника (как указано выше).
Вычисляется корень от суммы среднеквадратичных значений приведенных шумов.

2. Для удобства (например, легко получить отношение сигнал/шум, сравнивать по шумам разные усилители).

3. Надо уточнить вопрос. То ли Вы предлагаете рассматривать только линейные цепи, то ли имеете в виду что-то еще?

(Оффтоп)

А вообще, мне не очень-то хочется заниматься подобной ерундой.
Вы бы дали содержательный, на самом высоком уровне ответ на мой вопрос, а уж я бы сам или разобрался, или задал дополнительные вопросы.
Не понимаю, зачем тут заниматься выяснением компетенции (из ваших ответов, кстати, тоже не понятен ваш уровень компетенции, но я же не пытаюсь его выяснить.)
Например, сказали бы, что если шумы коррелируют, складываем амплитуды, если нет - вычисляем среднеквадратичное. Мне непонятно, насколько они должны коррелировать, все-таки от нуля до единицы у корреляции очень много значений. Корреляционная функция белого шума - дельта-функция, сдвинь ее хоть чуть-чуть, она уже сама с собой не коррелирует. А тут не просто сдвиг, тут пропустили через множество каскадов, на выходе уже совсем не белый шум. Как это все просчитать? Ткните носом, может где-то излагается подобная теория. А то из обрывков статистики, стохастических процессов, корреляций и пр. пр. у меня не получается выделить нужные мне действия.

[EUgeneUS]

peg59 в сообщении #1556118 писал(а):

Ну, раз вам надо разобраться:

Дабы не было недоразумений: разобраться нужно Вам, а не мне.

п.1 - верно.

п.3 - практически верно. Да, "привести шум ко входу" имеем право, только если считаем цепи линейными.

По пункту два. Тут похоже очередное недопонимание у Вас. В первую очередь шум ко входу приводим не для сравнения разных усилителей, а для перехода к эквивалетной схеме, где
а) усилитель считается нешумящим.
б) а на входе имеется источник шума (сигнал которого суммируется с полезным сигналом на входе усилителя)
что позволяет, проводить дальнейший анализ схемы.
Слово "эквивалетная" тут неспроста.

(Оффтоп)

peg59 в сообщении #1556118 писал(а):

А вообще, мне не очень-то хочется заниматься подобной ерундой.

Действительно, вопрос вынесенный в заголовок, яйца выеденного не стОит.

peg59 в сообщении #1556118 писал(а):

Вы бы дали содержательный, на самом высоком уровне ответ на мой вопрос, а уж я бы сам или разобрался, или задал дополнительные вопросы.

Вы предлагаете найти и пересказать Вам какой-нибудь учебник? Без учёта Вашей компетенции (которую Вы частично показали, задав вопрос) к этому всё и сводится.

peg59 в сообщении #1556118 писал(а):

Например, сказали бы, что если шумы коррелируют, складываем амплитуды, если нет - вычисляем среднеквадратичное. Мне непонятно, насколько они должны коррелировать, все-таки от нуля до единицы у корреляции очень много значений.

Опять Вы в какие-то дебри уходите. Если на входе НЕшумящего усилителя есть исчтоник шума, то этот источник шума - такой же сигнал, как и полезный сигнал (в контексте дальнейшего анализа работы усилителя).

peg59 в сообщении #1556118 писал(а):

А тут не просто сдвиг, тут пропустили через множество каскадов, на выходе уже совсем не белый шум. Как это все просчитать? Ткните носом, может где-то излагается подобная теория. А то из обрывков статистики, стохастических процессов, корреляций и пр. пр. у меня не получается выделить нужные мне действия.

Так я Вас и тыкаю носом в это, а Вы нос воротите в сторону каких-то дебрей.

1. Можем свести шум к шуму на входе?
Да, можем, если считаем усилитель линейным.
2. Вот и берем и сводим. После чего выполняем анализ получившейся эквивалентной схемы.
3. И забываем про всякие "стохастические процессы, обрывки статистики, корреляции" и т.д.

[peg59]

Вопрос в теме сознательно немножко провокационный.

Но он действительно про обратную связь.
Я хочу выяснить предел глубины ОС, обусловленный физическими ограничениями. Видимо, вопрос темы надо переформулировать (я это сделать не могу).
Вот накрутили мы в петле ОС 240 дБ. Для входного сигнала 100 мВ получается разностный сигнал на входе ОУ 1 нВ. А у него на входе приведенный источник шума в 1 мкВ. Или 10 фемтоВ из-за ОС?
А если еще больше накрутить? Что, включили мы ОС, и электроны и дырки перестали сыпаться дробью через переходы, а превратились в непрерывный плавный поток?

[EUgeneUS]

peg59 в сообщении #1556124 писал(а):

Что, включили мы ОС, и электроны и дырки перестали сыпаться дробью через переходы, а превратились в непрерывный плавный поток?

Опять двадцать пять, за рыбу деньги
Ещё до подключения ОС мы привели шум ко входу. Теперь у нас усилитель не шумит, а шумит источник шума на входе.

Попробуйте нарисовать картинку с эквивалентной схемой, где будет:
а) нешумящий усилитель.
б) источник шума на входе
в) источник полезного сигнала
г) цепь ООС.

[schoolboy]

peg59, по-моему, у вас представление о шуме, как о чем-то отличном от сигнала. На самом деле, если говорить о напряжении и об усилении по напряжению, то и сигнал и шум это неразделимое изменение напряжение, они одинаково просто складываются, если линейная цепь, не просто, если нелинейная.

Главное для практики это отношение сигнал-шум, естественно никакое усиление с любой обратной связью его не улучшит. Например, на входе источник, он имеет температуру, это значит, что он обязательно шумит (мощность в полосе частот $\Delta f$ не меньше чем $kT \Delta f$), и шум не отделить от сигнала, если вы вводите сильную обратную связь, то уменьшаете усиление как сигнала, так и шума, но отношение после реального усилителя может стать только хуже).

Потом, для расчета чего-то полезного у усилителя с обратной связью придется рассматривать и частотные характеристики. К примеру, если входной сигнал дельта-функция напряжения от времени, то обратная связь вообще бессмысленна, поскольку на выходе эта дельта-функция появится с задержкой, поэтому катастрофа. В усилителях звука глобальная ООС в определенных случаях считалась вредной.

[peg59]

EUgeneUS, очевидно, мы не понимаем друг друга.
Вы предлагаете мне элементарный анализ, из которого следует, что можно увеличивать глубину ОС бесконечно.
Я считаю, что должно быть фундаментальное физическое ограничение на глубину ОС. Это следует из простого соображения: величину тока разностного сигнала (увеличивая глубину ОС) можно уменьшить до такой величины, что ток единственного электрона будет больше.
Но если рассматривать флюктуации тока статистически, то ограничение возникнет гораздо раньше.

Но я пока что не могу сообразить, как подходить к решению этой задачи.
Если же Вы знаете, что глубину ОС можно увеличивать бесконечно, то мне бы хотелось видеть опровержение соображений выше.

-- 02.06.2022, 12:12 --

schoolboy в сообщении #1556141 писал(а):

peg59если входной сигнал дельта-функция напряжения от времени, то обратная связь вообще бессмысленна, поскольку на выходе эта дельта-функция появится с задержкой, поэтому катастрофа.

Это неверное рассуждение и, возможно, тема, требующая отдельного рассмотрения.
Хотя, для такого простого сигнала - простой ответ. При подаче дельта-функции на вход усилителя, на выходе получим сигнал, представляющий импульсную характеристику линейной цепи (усилителя с ОС). Никакой катастрофы.

[schoolboy]

peg59 в сообщении #1556142 писал(а):

Это неверное рассуждение и, возможно, тема, требующая отдельного рассмотрения

Понятно, что я до неприличия упростил, и имел ввиду не математическую дельта-функцию, а иголку, но то же будет с сигналами с крутыми фронтами.

Пусть учить жить это моветон, но все-таки скажу: беда, когда отделяют математику от физики. У вас что-то вроде этого.

[peg59]

schoolboy в сообщении #1556143 писал(а):

но то же будет с сигналами с крутыми фронтами.

Нет. Все будет нормально. Это вообще обычная практика испытания усилителей.

[sergey zhukov]

peg59
Только идеальный усилитель может без проблем линейно усиливать любые пиковольты без всякого шума. Реальный усилитель будет иметь на своем выходе шум, которого не было на его входе. Это и есть ограничение.

[schoolboy]

peg59 в сообщении #1556144 писал(а):

Нет. Все будет нормально.

А мужики-то не знают.

[peg59]

schoolboy в сообщении #1556148 писал(а):

А мужики-то не знают.

А вы не перегружайте.

-- 02.06.2022, 12:58 --

sergey zhukov в сообщении #1556147 писал(а):

peg59
Это и есть ограничение.

Так сколько в дБ? (максимальная глубина ОС)

[EUgeneUS]

peg59 в сообщении #1556142 писал(а):

EUgeneUS, очевидно, мы не понимаем друг друга.
Вы предлагаете мне элементарный анализ, из которого следует, что можно увеличивать глубину ОС бесконечно.

Очевидно, Вы меня не понимаете.
Вы задали вопрос, ответ на него - элементарен и Вам его дали. Но Вы зачем-то опять куда-то уходите, в рассуждения о глубине ООС.

Которые про другое, но ответ - тоже элементарен. Если мы инвертируем сигнал и подадим его весь на вход, то получим.... повторитель. Типовая, самая элементарная схема на ОУ. Вот Вам и ответ на вопрос "какая максимальная глубина ООС?" - коэффциент усиления усилителя без ООС.
Чисто теоретически можно рассмотреть ситуацию, когда сигнал в цепи ООС ещё дополнительно усиливается, тогда глубина ООС может быть ещё больше.

peg59 в сообщении #1556142 писал(а):

Но я пока что не могу сообразить, как подходить к решению этой задачи.

Какой задачи? Сформулируйте её, пожалуйста.

[peg59]

Задача: вычислить физический предел на глубину обратной связи. Ограничение обусловлено тепловыми/фликкерными шумами, дискретностью носителей тока, квантовыми эффектами, ... всем тем, что принципиально ограничивает точность суммы двух сигналов.

[EUgeneUS]

peg59 в сообщении #1556167 писал(а):

Задача: вычислить физический предел на глубину обратной связи. Ограничение обусловлено тепловыми/фликкерными шумами, дискретностью носителей тока, квантовыми эффектами, .

Звучит как "вычислить физический предел на добычу сырой нефти. Ограничения связаны с эффектом Казимира".
Вы эквивалентную схему нарисовали с источниками шума, приведенными ко входу?
А зря, там бы всё и стало понятно.

[peg59]

Мне там все понятно.