Выходное сопротивление усилителя на ОУ.

[Xey]

Ruben в сообщении #1095125 писал(а):

. Неужели непонятно?

Я специально про кабель написал, чтобы отделить источник от приёмника. Они на разных концах кабеля.
Одно и то же ЭМ поле , присутствующее в окружающем пространстве, вызывает разные наводки на источниках с разными внутренними сопротивлениями (больше чем мегаомы, килоомы и десяток Ом).
Чем меньше внутреннее сопротивление источника, тем меньшие наводки вызывает поле. По-моему, это понятно. А создать полезный сигнал на малом внутреннем сопротивлении конечно сложнее

-- Пт янв 29, 2016 23:40:14 --

Ruben в сообщении #1095125 писал(а):

Еще выкинем ваш резистор ($R_1 \to \infty$) -- он только всё портит:
.....
Чтобы не зависеть от $R_2$, можно параллельно ему поставить сопротивление $r_2\ll R_2 $.

И зачем вы его выбрасывает(кстати он не большой и перенесен к приёмнику), а потом снова ставите?

[levtsn]

А дифференциальное подключение, либо токовую петлю не пробовали?

[Ruben]

Xey в сообщении #1095165 писал(а):

Я специально про кабель написал, чтобы отделить источник от приёмника. Они на разных концах кабеля.

Вы можете еще поэкспериментировать и дотронуться до входа Y осциллографа непосредственно, не используя кабель. Результат будет тот же: сперва помехи, а при запараллеливании резистором напряжение уменьшается. Кабель в данной конструкции не является источником помех, источник помех -- человек. Конкретно тут кабель - это просто проводник.

Цитата:

Чем меньше внутреннее сопротивление источника, тем меньшие наводки вызывает поле.

Наводки возникают не в источнике, а в волноводе (антенне) и напряжение наводок зависит от размеров и формы.

Цитата:

А создать полезный сигнал на малом внутреннем сопротивлении конечно сложнее

Полезный сигнал нужно создать не на малом сопротивлении источника, а на сопротивлении нагрузки! Когда вы параллельно осциллографу ставите малое сопротивление, вы уменьшаете амплитуду всех без исключения источников: и полезного сигнала и помех.

Xey в сообщении #1095165 писал(а):

Ruben в сообщении #1095125 писал(а):

Еще выкинем ваш резистор ($R_1 \to \infty$) -- он только всё портит:
.....
Чтобы не зависеть от $R_2$, можно параллельно ему поставить сопротивление $r_2\ll R_2 $.

И зачем вы его выбрасывает(кстати он не большой и перенесен к приёмнику), а потом снова ставите?

Внимательнее! Я убираю $R_1$ от источника сигнала и ставлю вместо него $r_2$ к приёмнику сигнала! Вам пошагово, формулами демонстрируют метод устранения помехи, а вы спрашиваете - "зачем?". Зачем -- это видно из формул. Да просто посмотрите на них и вы мне сами скажете -- зачем:

$$U_2 = \cfrac{I + \cfrac{u}{R_1}}{\cfrac{1}{R_1}+\cfrac{1}{R_2}} $$

Неужели не видно, что чем больше $R_1$, тем слабее влияние помехи $u$ и в пределе влияние помехи сводится к нулю?

[Ruben]

Dmitriy40 в сообщении #1095161 писал(а):

Другими словами, токовая петля это не просто стабилизатор напряжения плюс нагрузочный резистор, это стабилизатор именно тока.

Еще точнее, это - источник тока, управляемый напряжением (полезным сигналом). В конце же линии стоит источник напряжения управляемый током, совершающий обратное преобразование. В качестве последнего может выступать обыкновенный низкоомный резистор.

[Xey]

Ruben в сообщении #1095743 писал(а):

Когда вы параллельно осциллографу ставите малое сопротивление, вы уменьшаете амплитуду всех без исключения источников: и полезного сигнала, и помех.

Согласен, малое внутреннее сопротивление шунтирует и помехи, и сигнал. Чтобы сохранить амплитуду сигнала прежней, приходится поддерживать его бОльшим током.

Вернуться бы к внутреннему сопротивлению усилителя. Что имеем:
1) в полосе пропускания внутреннее сопротивление усилителя определяется его собственным внутренним сопротивлением , многократно уменьшенным за счет коэффициента обратной связи и коэффициента усиления. За полосой протускания внутреннее сопротивление стремится к собственному внутреннему сопротивлению.
2) собственное внутреннее сопротивление усилителя уменьшается с увеличением мощности выходного каскада усилителя
3) нагрузочный резистор, бесполезно рассеивающий мощность, уменьшает собственное внутреннее сопротивление усилителя , но понижает выходное напряженние и поэтому предполагает увеличение выходого напряжения изменением коэффициента обратной связи.

Вопрос такой. Можно ли использовать усилитель с выходным каскадом приличной мощности практически не нагрузив его. Например, нагрузив его резистором обеспечивающим ток в 1/1000 от номинального выходного тока . Успеют ли имеющиеся в усилителе емкости перезаряжаться через это большое сопротивление?

Начиная с 10 Гц коэффициент усиления операционного усилителя падает в 10 раз на каждое увеличение частоты в 10 раз. Т.е. от усиления 50000 на частоте 500 кГц ничего не остается, и внутреннее сопротивление усилителя определяться только собственным внутренним сопротивлением.

[Ruben]

Xey в сообщении #1096280 писал(а):

Вернуться бы к внутреннему сопротивлению усилителя. Что имеем:
1) в полосе пропускания внутреннее сопротивление усилителя определяется его собственным внутренним сопротивлением , многократно уменьшенным за счет коэффициента обратной связи и коэффициента усиления. За полосой протускания внутреннее сопротивление стремится к собственному внутреннему сопротивлению.
2) собственное внутреннее сопротивление усилителя уменьшается с увеличением мощности выходного каскада усилителя
3) нагрузочный резистор, бесполезно рассеивающий мощность, уменьшает собственное внутреннее сопротивление усилителя , но понижает выходное напряженние и поэтому предполагает увеличение выходого напряжения изменением коэффициента обратной связи.

4) увеличение выходного напряжения влечет за собой увеличение выходного сопротивления ОУ:

$$ R_{out.oc} = R_{out}\cdot \frac { K_{oc}}{K}$$

где $ R_{out.oc}$ - выходное сопротивление ОУ с цепью ОС;
$R_{out}$ - собственное выходное сопротивление ОУ;
$K_{oc}$ - коэффициент усиления схемы ОУ с цепью ОС.
$K$ - собственный коэффициент усиления ОУ.

Тогда, если увеличиваете в 2 раза $K_{oc}$, то в 2 раза увеличивается $ R_{out.oc}$.

Цитата:

Вопрос такой. Можно ли использовать усилитель с выходным каскадом приличной мощности практически не нагрузив его.

Уже на этот вопрос отвечали дважды:

levtsn в сообщении #1093717 писал(а):

Выходу оу нагрузка не требуется.

Ruben в сообщении #1094475 писал(а):

ОУ не нуждается в каком-либо выходном токе.

Xey в сообщении #1096280 писал(а):

Например, нагрузив его резистором обеспечивающим ток в 1/1000 от номинального выходного тока . Успеют ли имеющиеся в усилителе емкости перезаряжаться через это большое сопротивление?

Номинальный ток - это максимальный рабочий ток, который гарантируется заводом-изготовителем.
Скорость заряда ёмкостей ОУ не зависит от выходного тока.

Цитата:

Начиная с 10 Гц коэффициент усиления операционного усилителя падает в 10 раз на каждое увеличение частоты в 10 раз.

Да, в реале где-то так и будет. А точнее (судя по АЧХ, которую я вам приводил выше), коэффициент усиления уменьшится до единицы на частоте 1 МГц.

Цитата:

Т.е. от усиления 50000 на частоте 500 кГц ничего не остается, и внутреннее сопротивление усилителя определяться только собственным внутренним сопротивлением.

Если точнее, то определится по формуле, приведенной мною выше в этом посте, но не сильно будет отличаться от собственного сопротивления -- на порядок-два (зависит от $K_{oc}$).

[Xey]

Ruben в сообщении #1096527 писал(а):

4) увеличение выходного напряжения влечет за собой увеличение выходного сопротивления ОУ:

$$ R_{out.oc} = R_{out}\cdot \frac { K_{oc}}{K}$$

где $ R_{out.oc}$ - выходное сопротивление ОУ с цепью ОС;
$R_{out}$ - собственное выходное сопротивление ОУ;
$K_{oc}$ - коэффициент усиления схемы ОУ с цепью ОС.
$K$ - собственный коэффициент усиления ОУ.
Тогда, если увеличиваете в 2 раза $K_{oc}$, то в 2 раза увеличивается $ R_{out.oc}$
.

Не в 2 раза.
Нам интертесна область вблизи и за границей полосы пропускания усилителя. Например, случай $K$=1 , а $K_{oc}$=10 . В этой области не стоит упрощать формулу (опускать единичку)
А по неупрощенной формуле, вблизи и за полосой пропускания усилителя $ R_{out.oc}$ слабо зависит от $K_{oc}$

Ruben в сообщении #1093181 писал(а):

$$R_{out.OOC} = \cfrac{R_{out}}{1+g\cdot K}$$

где $R_{out}$ - собственное выходное сопротивление ОУ, $g$ - коэффициент обратной связи, $K$ - коэффициент усиления ОУ, зависит от частоты.

-- Чт фев 04, 2016 12:51:21 --

Ruben в сообщении #1096527 писал(а):

Скорость заряда ёмкостей ОУ не зависит от выходного тока.

Вобще-то, чтобы не было искажений сигнала, для эмиттерного повторителя на больших частотах полезно увеличивать ток эмиттера, чтобы емкость эмиттера успевала перезарядиться.

-- Чт фев 04, 2016 13:07:44 --

Ruben в сообщении #1094475 писал(а):

Стоп. ОУ не нуждается в каком-либо выходном токе. Так что это лишнее. Т.е. уменьшение внутреннего сопротивления сводится только к увеличению мощности усилителя.

Продолжите настаивать на этом?

Уже выяснили, что
1) малое внутреннее сопротивление усилителя снижает влияние наводок (шунтирует их).
2) малое внутреннее сопротивление усилителя обеспечивается микросхемой с мощным выходным каскадом.
3) нагружение этого выходного каскада резистором уменьшает внутреннее сопротивление усилителя вблизи и за границей его полосы пропускания (там где ловятся наводки).

[Ruben]

Xey в сообщении #1096688 писал(а):

Не в 2 раза.
Нам интертесна область вблизи и за границей полосы пропускания усилителя. Например, случай $K$=1 , а $K_{oc}$=10 .

Удивительно, когда человек, привыкший строго мыслить, отказывается это делать в техническом разделе. В прежних обозначениях запишем формулы, справедливые для любых частот:

$$R_{out.OC} = \cfrac{R_{out}}{1+g\cdot K}$$

$$K_{OC} = \cfrac{K}{1+g\cdot K}$$

Откуда следует два вывода:

1) Формула

$$R_{out.oc} = R_{out}\cdot \cfrac { K_{oc}}{K}$$

справедлива на всех частотах.

2) Предложенный вами случай, когда $K$=1 , а $K_{oc}$=10 не существует при всех положительных $g$ (а другими они быть не могут).

Возьмите эти формулы, присовокупите к ним функцию K(f) и модель помехи со схемой и формулой выходного напряжения, которую я приводил много раз (тут, например), а дальше -- что хотите, то и считайте.
Алгебра, в конце концов и правила Кирхгофа !)))

Цитата:

Уже выяснили, что
1) малое внутреннее сопротивление усилителя снижает влияние наводок (шунтирует их).
2) малое внутреннее сопротивление усилителя обеспечивается микросхемой с мощным выходным каскадом.
3) нагружение этого выходного каскада резистором уменьшает внутреннее сопротивление усилителя вблизи и за границей его полосы пропускания (там где ловятся наводки).

3) ...и уменьшает напряжение, что эквивалентно усилению помехи (ибо отношение сигнал/шум падает).

[Xey]

Ruben в сообщении #1096787 писал(а):

В прежних обозначениях запишем формулы, справедливые для любых частот:

$$R_{out.OC} = \cfrac{R_{out}}{1+g\cdot K}$$

$$K_{OC} = \cfrac{K}{1+g\cdot K}$$

Было бы понятнее, если бы вы сразу привели формулу $K_{OC} $ , а не "держали ее в рукаве".
Я разссуждал исходя из первой формулы, считая, что $K_{OC} $ это величина обратная $g$, как понял это из фразы:

Цитата:

Если, например, b равно 0,1, что соответствует усилению входного сигнала в 10 раз, а KU=100000 , то выходное сопротивление усилителя mА741 снизится с 1 кОм до 0,1 Ом. Вышеизложенное, вообще говоря, справедливо в пределах полосы пропускания усилителя , которая для mА741 составляет всего только 10 Гц.

, приведенной с ссылке первого сообщения. Как оказывается , приближенной является эта фраза.

Подумаем, может найдется другой повод для нагружения выходного каскада усилителя. Трудно представить мощный выходной транзистор микросхемы "висящим в воздухе".

По поводу наводок. Не пойму, почему вы держитесь за предложенную вами эквивалентную схему в виде генератора эдс. Она ни от чего не зависит, ни от длины, ни от сопротивления провода, ни от связей с другими элементами

[zinka]

Поставьте экранированную витую пару, а на входе после нее - резистор на тот ток, который допустим для операционника (обычно это - 10-20 мА) и дифференциальный усилитель. Это и будет токовая петля.
И будет Вам щасте.
Не стоит использовать мощный операционник на выходе, у них обычно гораздо более высокий уровень собственных шумов.
Резистор перед витой парой - а зачем ?
Там и так - низкое выходное сопротивление операционника по переменному току.

Цитата:

Трудно представить мощный выходной транзистор микросхемы "висящим в воздухе".

А там ничего и не "висит".
В составе операционника есть все необходимое.

[Ruben]

Xey в сообщении #1096961 писал(а):

Было бы понятнее, если бы вы сразу привели формулу $K_{OC} $ , а не "держали ее в рукаве".

Извините, я думал, что вам она известна. Это просто формула коэффициента передачи (не обязательно усиления) какого-либо звена K с отрицательной обратной связью $g$. Да, $K_{oc} = 1/g$ -- это приближение при $K\cdot g \gg 1$.

Цитата:

По поводу наводок. Не пойму, почему вы держитесь за предложенную вами эквивалентную схему в виде генератора эдс. Она ни от чего не зависит, ни от длины, ни от сопротивления провода, ни от связей с другими элементами

А я разве говорил, что ЭДС эквивалентного генератора ни от чего не зависит? Она зависит (от длины провода, например), но разве это нам важно? На счет связи с другими элементами -- а что, ЭДС, наведенная в катушке индуктивности, например, зависит от связи с другими элементами?

-- 05.02.2016, 17:25 --

zinka в сообщении #1097099 писал(а):

Поставьте экранированную витую пару, а на входе после нее - резистор на тот ток, который допустим для операционника (обычно это - 10-20 мА) и дифференциальный усилитель. Это и будет токовая петля.

У Xey и так дифференциальный вход на приёмнике сигнала - это раз. А во-вторых, для токовой петли еще нужен управляемый источник тока, а не просто выход ОУ (который является управляемым источником напряжения).

На счет мощного усилителя абсолютно согласен. Лучше всего ставить малошумящие (инструментальные) ОУ.

[Xey]

Продолжим.

Ruben в сообщении #1096787 писал(а):

В прежних обозначениях запишем формулы, справедливые для любых частот:

$$R_{out.OC} = \cfrac{R_{out}}{1+g\cdot K}$$

$$K_{OC} = \cfrac{K}{1+g\cdot K}$$

Формулы верны для любых часто. Нас интересуют две частоты, одна на полосе пропускания, а вторая за полосой.
После нагружения выходного каскада, понизится выходное напряжение усилителя (например вдвое) и нам придется подкрутить $g$ так, чтобы $Koc$ увеличилось вдвоe. Например, при большом $K$ изменим $g$ от 0.1 до 0.05.
А теперь посмотрим , как изменится $Rout.oc$ при таком изменении $g$ , но уже на другой частоте , на которой $K$ равно единичке.
Изменится не в два раза, а чуть-чуть.
Т.е.нагружение усилителя привело к уменьшению собственного выходного сопротивления и снижению выходного напряжения. Но повышение напряжения изменением усиления не приводит к увеличенпию выходного сопротивления на частоте за полосой пропускания.

[Xey]

zinka в сообщении #1097099 писал(а):

Поставьте экранированную витую пару, а на входе после нее - резистор на тот ток, который допустим для операционника (обычно это - 10-20 мА) и дифференциальный усилитель. Это и будет токовая петля.
...
Резистор перед витой парой - а зачем ?
Там и так - низкое выходное сопротивление операционника по переменному току.
.

Два провода соединены резистором. Где его поставить у источника, у приемника , по половине там и там, или без разницы где, главное чтобы помеше номинал (и соответственно помощнее выход)?

-- Сб фев 06, 2016 00:15:14 --

zinka в сообщении #1097099 писал(а):

Цитата:

Трудно представить мощный выходной транзистор микросхемы "висящим в воздухе".

А там ничего и не "висит".
В составе операционника есть все необходимое.

Там же обычно на выходе двухтактный эмиттерный повторитель. Нагрузка подключается к эмиттерам. А если нагрузка мегаомы? На переднем фронте ток из базы идёт в эмиттер и поднимает на нем напряжение, а на заднем фронте куда ему деваться?
Нужна хорошая нагрузка.

[Ruben]

Xey в сообщении #1097153 писал(а):

А теперь посмотрим , как изменится $Rout.oc$ при таком изменении $g$ , но уже на другой частоте , на которой $K$ равно единичке.
Изменится не в два раза, а чуть-чуть.

Ну да. Правда и изменение усиления от такого изменения $g$ на этой другой частоте будет уже не двукратным (а ровно столько же "чуть-чуть").

Цитата:

Т.е.нагружение усилителя привело к уменьшению собственного выходного сопротивления и снижению выходного напряжения.

Да.

Цитата:

Но повышение напряжения изменением усиления не приводит к увеличенпию выходного сопротивления на частоте за полосой пропускания..

...но приводит к увеличению выходного сопротивления в полосе пропускания.

И что дальше, что это дало ? Мало того, что теряем энергию на резисторе $R_1$, так еще и теряем её на повышенном сопротивлении самого усилителя в полосе усиления и увеличенном токе потребления. В моей модели (схеме замещения) такие изменения вообще не оправданы ничем - они ничего не улучшают (но и не ухудшают, кроме потерь энергии). Может, в вашей модели ситуация выглядит лучше.

-- 05.02.2016, 22:52 --

Xey в сообщении #1097193 писал(а):

На переднем фронте ток из базы идёт в эмиттер и поднимает на нем напряжение, а на заднем фронте куда ему деваться?
Нужна хорошая нагрузка.

Там стоит двухтактный эмиттерный повторитель -- два зеркально расположенных транзистора, соединенных эмиттерами: один "открывается", второй "закрывается", увеличивая напряжение то на одном эмиттере, то на другом.

[Xey]

Ruben в сообщении #1097204 писал(а):

Ну да.
...
И что дальше, что это дало ? .

В полосе пропускания выходное сопротивление усилителя мало за счёт обратной связи. Собственное выходное сопротивление усилителя практически не заметно.
За полосой пропускания выходное сопротивление за счёт обратной связи не работает, основной вклад вносит собственное внутреннее сопротивление усилителя. Но оно не очень маленькое, нагрузив выход усилителя мы его уменьшили .

Дальше надо переходить к наводкам, влияние которых уменьшается с уменьшением внутреннего сопротивления источника сигнала. Это один из многих путей уменьшения наводок. Он ничего не стоит. Поставили микросхему помощнее и понизили собственное выходное сопротивление источника. Нагрузили выход сопротивлением поменьше и этим еще понизили выходное сопротивление за пределом полосы пропускания. Наводки на этих частотах будут меньше.