Операционные усилители с ООС и замена плюса на минус

[peg59]

sergey zhukov в сообщении #1557656 писал(а):

где ошибка в симуляции (она же точно есть). Ось напряжений у вас общая для обоих сигналов?

Ось общая.
Нашел, что влияет на результат. Параметр Transient -> Limits -> Maximum Time Step.
Если он не меньше 20u, показывает синус, если меньше - сваливается в релаксацию.
Очень похоже на численную неустойчивость.

Схема неустойчива на нулевой частоте. Надо корректировать.

[sergey zhukov]

peg59
Скорее больше похоже на какую-то аномальную численную устойчивость. Эта схема и должна зашкаливать (точнее, генерировать).

[EUgeneUS]

sergey zhukov
Я бы не исключал гипотетической возможности явлений по типу маятника Капицы или, упоминаемого Вами, магнитного волчка в магнитомо поле.
То есть - положение равновесие статически неустойчиво, но если "хорошо и правильно подергать" может оказатьсмя устойчивым.

[peg59]

Я немного подправил модель (с Вегалаба). Схема исходного усилителя до введения ОС обведена фиолетовой рамочкой.




Это его АФЧХ. Видно, что в диапазоне частот от 30 Гц до 10 кГц фазовый сдвиг исходного усилителя не превышает 5 градусов. В этом диапазоне усилитель неинвертирующий.




Осцилограммы сигналов. Фиолетовый - сигнал на входе исходного усилителя, синий - сигнал на выходе (видно, что они синфазны), красный - сигнал генератора.

Несмотря на нулевой фазовый сдвиг обратная связь отрицательна, усилитель с ОС - инвертирующий.

[EUgeneUS]

peg59 в сообщении #1558772 писал(а):

Видно, что в диапазоне частот от 30 Гц до 10 кГц фазовый сдвиг исходного усилителя не превышает 5 градусов. В этом диапазоне усилитель неинвертирующий.

А по постоянному току - инвертирующий. То есть по постоянному току вводится ООС, и есть шансы, что схема будет стабильной. Впрочем, интересно посмотреть, что говорить критерий Найнквиста.

Схема - иллюстрация некоторого набора знаний из книги Лурье и Энрайта. Ну и хорошо.
Но основной вопрос и дискуссия в этом топике была о другом.

[peg59]

Основной вопрос топика - знак плюс или минус у сумматора еще не означает положительную или отрицательную обратную связь. Надо смотреть на глубину ОС, и если она по модулю больше двух, обратная связь всегда отрицательна вне зависимости от знака у сумматора.

-- 29.06.2022, 11:42 --

EUgeneUS в сообщении #1558777 писал(а):

интересно посмотреть, что говорить критерий Найнквиста

Схема устойчива по Найквисту.


сброс перевод

(Да, годограф надо мысленно опустить на 6 дБ вниз, чтобы учесть затухание цепи ОС. Но на результат это, в данном случае, не влияет).

Устойчивость по постоянному току, кстати, да. Отдельный вопрос. В реальной схеме ничем перебить неустойчивость при введении ПОС по постоянному току не удается (тривиально снижая усиление менее единицы - неинтересно). Или просто у меня фантазии не хватает.

[EUgeneUS]

peg59 в сообщении #1558777 писал(а):

Основной вопрос топика - знак плюс или минус у сумматора еще не означает положительную или отрицательную обратную связь.

Знания нужно применять там, где они применимы.
Основной вопрос топика, с которого началось - как работоет триггер Шмитта.
Знания из Лурье и Энрайта ничем в этом не могут помочь, кроме указания, что система неустойчивая, что мы и сами знали.

[peg59]

EUgeneUS в сообщении #1558780 писал(а):

вопрос топика, с которого началось - как работоет триггер Шмитта.

Вы ошибаетесь. Началось тут: "Принцип расчёта схем (операционные усилители с ООС)" https://dxdy.ru/topic149787.html

[EUgeneUS]

peg59
Ага, в стартовом посте написано:

Kevsh в сообщении #1556821 писал(а):

Из-за этого недопонимания возникают проблемы с анализом работы триггера Шмитта.

Надо же полностью читать, в чем вопрос и проблема.
А не услышав знакомые слова "обратная связь", вываливать на человека кучу информации, слабо относящейся к его вопросу\проблеме.

[peg59]

(Оффтоп)

Видимо, это источник взаимного недопонимания. Я - про усилители с ОС, Вы - про триггер Шмидта!

[sergey zhukov]

peg59
Выглядит довольно странно, конечно. Кажется, что если сигнал на выходе усилителя слегка увеличить, то в такой схеме это должно привести к увеличению разностного сигнала на входе усилителя, и все это как будто не может быть устойчивым.

Разгадка, видимо, в том, что реакция усилителя на входное воздействие проявляется только в следующем полупериоде, а не немедленно, как обычно это представляется при анализе формулы ОС, которая обсуждалась выше. Усилитель, который задерживает входной сигнал на полпериода и инвертирует его - это не совсем то же самое, что "мгновенный" усилитель и без инверсии. Первый вариант может работать в таком интересном режиме, а вот второй вариант - не может.

Скажем, если представить себе, что на гребне входного сигнала появился короткий импульс, то в выходном сигнале этот импульс появится только через полпериода. Этот имульс будет эхом повторяться с затуханием. Если бы в усилителе не было задержки на полпериода, импульс наложился бы сам на себя и никакой устойчивости тут быть не могло бы.

[peg59]

sergey zhukov в сообщении #1558797 писал(а):

Если бы в усилителе не было задержки на полпериода, импульс наложился бы сам на себя и никакой устойчивости тут быть не могло бы.

Неверное рассуждение. Вообще, в схемах такие рассуждения "на пальцах" часто приводят к ошибкам.
Поскольку мы рассматриваем синусоиды, сигналы надо складывать векторно.



Первая векторная диаграмма - для рассматриваемого усилителя. Uвх - входной сигнал исходного усилителя, Uсиг - сигнал генератора, Uвых - выходной сигнал.

Вторая диаграмма для сдвига фаз между входом и выходом $90^o$ (например, почти любой ОУ).

Если мысленно описать окружность радиуса Uвх вокруг кончика вектора Uвых, то проведя вектор Uсиг из начала вектора Uвых к любой точке окружности, получим правильную векторную диаграмму отрицательной ОС для любого сдвига фаз.

[EUgeneUS]

peg59

(Оффтоп)

peg59 в сообщении #1558793 писал(а):

Видимо, это источник взаимного недопонимания. Я - про усилители с ОС, Вы - про триггер Шмидта!

Дело не в том, о чём Вы; и даже не в том о чём я. Дело в том, о чём ТС начальной темы в ПРР(Ф)

[peg59]

(Оффтоп)

EUgeneUS в сообщении #1558810 писал(а):

Дело в том, о чём ТС начальной темы в ПРР(Ф)

Ну так, если прочитать название темы, то станет ясно: мои сообщения - по теме, Ваши - оффтопик. По триггеру Шмидта заведена другая тема.

[sergey zhukov]

peg59
Вы же не станете спорить с тем, что если усилитель не имеет фазового сдвига (т.е. задержки сигнала), то он не может устойчиво работать так, как показано на вашей первой векторной диаграмме? Поэтому для постоянного тока такой устойчивый режим и невозможен: задержка по времени (фазовый сдвиг на полпериода) для постоянного тока должна приближаться к бесконечности.

На векторных диаграммах что сдвиг сигнала на 180 градусов, что его инверсия - все выглядит одинаково. Но с точки зрения устойчивости ОС это разве одно и то же? В вашей схеме на приведенной частоте есть сдвиг фазы на полпериода и инверсия, а не отсутствие и того и другого. Попробуйте добиться такого же устойчивого результата без фазового сдвига и инверсии, векторная диаграмма в обоих случаях ведь одинаковая?