2014 dxdy logo

Научный форум dxdy

Математика, Физика, Computer Science, Machine Learning, LaTeX, Механика и Техника, Химия,
Биология и Медицина, Экономика и Финансовая Математика, Гуманитарные науки




Начать новую тему Ответить на тему На страницу 1, 2, 3, 4, 5  След.
 
 Выходное сопротивление усилителя на ОУ.
Сообщение12.01.2016, 16:04 
Заслуженный участник


07/07/09
5316
Нужно было спаять усилитель фототока на операционном усилителе с длинными выходными проводами. Чтобы в проводах не наводился шум , попросил монтажника поставить на выходе транзистор помощнее и сопротивление поменьше.
Он сделал , но ссылаясь на формулу выходного сопротивления усилителя убеждал меня , что при наличии отрицательной обратной связи, выходное сопротивление определяется этой связью и очень мало. Что мощный транзистор и малое сопротивление резистора лишние.
В то время я не нашел пояснений по этому вопросу.

Недавно видел его здесь http://www.gaw.ru/html.cgi/txt/doc/op/op_5_2.htm
-Формула выходного сопротивления усилителя с ООС справедлива в пределах полосы пропускания усилителя , а на более высокой частоте сопротивление стремится к сопротивлению усилителя без ОС.

Получается, что для устранения высокочастотных наводок, полезно иметь на выходе мощный транзистор и низкоомный резистор. (?)

 Профиль  
                  
 
 Re: Выходное сопротивление усилителя на ОУ.
Сообщение12.01.2016, 18:58 
Заслуженный участник


30/01/09
4694
Xey в сообщении #1090159 писал(а):
Чтобы в проводах не наводился шум , попросил монтажника поставить на выходе транзистор помощнее и сопротивление поменьше.

Сопротивление зачем? Может схему вашей задумки приведёте?

-- Вт янв 12, 2016 20:03:11 --

Xey в сообщении #1090159 писал(а):
Формула выходного сопротивления усилителя с ООС справедлива в пределах полосы пропускания усилителя , а на более высокой частоте сопротивление стремится к сопротивлению усилителя без ОС.

Получается, что для устранения высокочастотных наводок, полезно иметь на выходе мощный транзистор и низкоомный резистор. (?)


По поводу устранения высокочастотных наводок. Если они наводятся в ОУ, и выше по частоте действия ОУ, то они всё равно гасятся коррекцией ОУ. Если они наводятся в проводах, то причём тут вообще ОУ, транзистор и резистор?

-- Вт янв 12, 2016 20:06:33 --

Xey в сообщении #1090159 писал(а):
Чтобы в проводах не наводился шум , попросил монтажника поставить на выходе транзистор помощнее

Есть мощные ОУ (DSL-драйверы - выходной ток до 0.5 ампера), которые не нуждаются в умощнении транзисторами, если всё-таки нужна мощность.

-- Вт янв 12, 2016 20:09:45 --

Xey в сообщении #1090159 писал(а):
поставить на выходе транзистор помощнее и сопротивление поменьше.

Может вы хотели однотактный выходной каскад? Тогда уж лучше двухтактный. Небольшие резисторы в эммитерах ставят для термостабилизации.

 Профиль  
                  
 
 Re: Выходное сопротивление усилителя на ОУ.
Сообщение12.01.2016, 22:09 
Заслуженный участник


07/07/09
5316
Цитата:
Если они наводятся в проводах, то причём тут вообще ОУ, транзистор и резистор?

Наводки наводятся в длинных проводах, как в антенне. Провода соединены выходным резистором усилителя, чем меньшее сопротивление резистора, тем меньше напряжение наводок. Чтобы обеспечить ток в низкоомном резисторе нужен мощный транзистор.

 Профиль  
                  
 
 Re: Выходное сопротивление усилителя на ОУ.
Сообщение13.01.2016, 19:47 
Заслуженный участник


30/01/09
4694
Xey в сообщении #1090242 писал(а):
Провода соединены выходным резистором усилителя, чем меньшее сопротивление резистора, тем меньше напряжение наводок.

Напряжение наводок зависит не от сопротивления, а от 1) внешнего электромагнитного поля, создающее помехи; 2) геометрии замкнутого контура, в котором наводится напряжение. Ставя резистор, вы образуете замкнутый контур, состоящий из собственно резистора, соединительных проводов и входа устройства, куда подключены провода. Этот контур является по сути рамочной антенной, которая будет ловить всевозможные помехи. Т.е. с точки зрения помех будет хуже и сильно. И усилитель с транзистором не помогает тут ничуть. Сильно хуже будет и с точки зрения полезного сигнала. Поскольку, вместо того, чтобы идти на нагрузку, он будет проседать на резисторе.

 Профиль  
                  
 
 Re: Выходное сопротивление усилителя на ОУ.
Сообщение13.01.2016, 19:51 
Аватара пользователя


08/08/14

991
Москва
Такие вещи лучше обсуждать со схемой.

 !  profrotter:
Пользователь заблокирован на 7 дней за систематическое злостное пренебрежение правилами русского языка. Исправлено.

 Профиль  
                  
 
 Re: Выходное сопротивление усилителя на ОУ.
Сообщение15.01.2016, 23:45 
Заслуженный участник


07/07/09
5316
Подойдет готовая картинка. Слева источник сигнала (усилитель) с выходным сопротивлением $R$ , справа приёмник сигнала (например осциллограф ) с большим входным сопротивлением $R_1$ , между усилителем и осциллографом провода.
http://we.easyelectronics.ru/uploads/im ... a71d9a.png

Пока можно отложить вопрос о наводках, и посмотреть , как бы уменишить выходное сопротивление усилителя на частоте, превышающей его полосу пропускания , когда отрицательная ОС уже не влияет на выходное сопротивление усилителя.
Можно уменьшить $R$, поставив более мощный транзистор. Ещё можно соединить резистором выходящие провода. Да резистор подсадит выходное напряжение, но и уменьшит выходное сопротивление.

 Профиль  
                  
 
 Re: Выходное сопротивление усилителя на ОУ.
Сообщение17.01.2016, 20:50 


15/09/13
143
Луганск
Можно вопрос. А почему не рассматривается такое банальное решение проблемы вч-наводок, как фильтр высоких частот ? Хотя бы самый простой - RC-цепочка.

Собсно, это и есть ответ на ваш вопрос:
Цитата:
как бы уменишить выходное сопротивление усилителя на частоте, превышающей его полосу пропускания


Да, кстати, почему не рассматривается использование того же коаксиального кабеля, который и является, по сути, цилиндрическим конденсатором, "фильтрующим" вч-наводки.

 Профиль  
                  
 
 Re: Выходное сопротивление усилителя на ОУ.
Сообщение19.01.2016, 14:04 
Заслуженный участник


07/07/09
5316
Ruben в сообщении #1091566 писал(а):
А почему не рассматривается такое банальное решение проблемы вч-наводок, как фильтр высоких частот ?
Полоса усилителя на ОУ и без фильтра не велика, да и фазу сигнала хотелось бы сохранить. Наверно, лучше без лишних конденсаторов на выходе .

А что плохого в применении микросхемы средней мощности , нагруженной по максимуму?
(наприме 157УД1 с 50 Ом на выходе)

 Профиль  
                  
 
 Re: Выходное сопротивление усилителя на ОУ.
Сообщение19.01.2016, 16:34 


15/09/13
143
Луганск
Xey в сообщении #1092193 писал(а):
Полоса усилителя на ОУ и без фильтра не велика
Как видите, ограниченная полоса усиления ОУ не обеспечивает фильтрацию от сигналов высокой частоты. Ведь ОУ усиливает сигнал и в области более высоких частот, но с меньшим коэффициентом усиления (скажем, не миллион, а тысяча - зависит от частоты). Фильтр же может обеспечить коэффициент усиления много меньше единицы на частоте помехи.

Цитата:
да и фазу сигнала хотелось бы сохранить.
Надо думать, полезный сигнал у вас медленный, а помехи сотни килогерц и мегагерцы. Тогда нетрудно подобрать ёмкость (единицы - десятки нанофарад), которая даст практически нулевой сдвиг на НЧ и "короткое замыкание" на ВЧ.

!
Кстати, эту ёмкость можно поставить и в цепь обратной связи, параллельно резистору обратной связи. В этом случае, на высоких частотах и при "быстрых" сигналах обратная связь будет близка к единичной, что превращает усилитель в повторитель. При "медленных" сигналах ОС будет определяться резистором.

Цитата:
А что плохого в применении микросхемы средней мощности , нагруженной по максимуму?
(наприме 157УД1 с 50 Ом на выходе)
Допустим вам резистором удалось уменьшить выходной сигнал по амплитуде. Тогда уменьшится как сигнал помехи, так и полезный сигнал. А важна ведь не сама амплитуда помехи, а, как я понимаю, отношение сигнал/помеха (по аналогии - сигнал/шум). Резистором вы это отношение не измените.

Ну, и само собой:
1) провода от фотоэлемента экранируйте, экран соединяйте с "общим".
2) ставьте фильтрующие конденсаторы на питание.

Это вообще для всех инструментальных усилителей справедливо.

 Профиль  
                  
 
 Re: Выходное сопротивление усилителя на ОУ.
Сообщение20.01.2016, 13:54 
Заслуженный участник


07/07/09
5316
Ruben в сообщении #1092265 писал(а):
Кстати, эту ёмкость можно поставить и в цепь обратной связи, параллельно резистору обратной связи.
Она там и стоит, иначе начинается генерация, но вопрос о другом.

От усилителя фототока до АЦП с дифференциальным входом 15 метров.
Имеет ли смысл, вместо обычной микросхемы с выходным током 3 мА и резистором на выходе 5 кОм, постовить в усилителе микросхему средней мощности, с выходным током 300 мА и резистором на выходе 50 Ом ?
Не жалко этих милиампер, пусть греется резистор. Важно, что выходное сопротивление усилителя будет меньше и это должно бы улучшить помехоустойчивость 15 метровых проводов.

 Профиль  
                  
 
 Re: Выходное сопротивление усилителя на ОУ.
Сообщение20.01.2016, 16:40 


15/09/13
143
Луганск
Ааа, длинные провода идут уже ПОСЛЕ усилителя, я невнимательно прочитал первый пост :facepalm:
Тогда конденсатор в цепи ООС тут не при чем, конечно.

Цитата:
Имеет ли смысл, вместо обычной микросхемы с выходным током 3 мА и резистором на выходе 5 кОм, постовить в усилителе микросхему средней мощности, с выходным током 300 мА и резистором на выходе 50 Ом ?
На мой взгляд всё равно не имеет смысла. Ведь вешая параллельно источнику резистор, вы не уменьшаете его внутреннее сопротивление.

Представим вашу систему из усилителя с выходной ЭДС $E$ и внутренним сопротивлением $r$; нагрузочным резистором $R_1$; длинными проводами с наведенной ЭДС $u$ и АЦП с некоторым входным сопротивлением $R_2$ упрощенно схемой:

Изображение

Напряжение на АЦП - это напряжение на $R_2$:

$$U_2 = \cfrac{E + u\cdot \left( 1+\cfrac{r}{R_1} \right)}{1+\cfrac{r}{R_1}+\cfrac{r}{R_2}}  $$

Внутреннее сопротивление $r$ ассоциируется с мощностью источника, и чем оно меньше, тем лучше - да, но на счет $R_1$ всё в точности наоборот. Вам требуется уменьшить коэффициент при $u$ и лучшее, что Вы можете сделать с сопротивлениями - это уменьшить $\cfrac{r}{R_1}$ до нуля.

Всё еще считаю, что устранять наводку нужно экранированием 15-метровых проводов и установкой ёмкостного фильтра, но тогда на входе АЦП.

 Профиль  
                  
 
 Re: Выходное сопротивление усилителя на ОУ.
Сообщение21.01.2016, 16:25 
Заслуженный участник


07/07/09
5316
Ну если помеха будут наводиться вдоль провода с малым сопротивлением, то наверно она будут наводиться и между проводами.
Т.е. источник эдс надо бы включить и параллельно резистору R1.
Тогда польза малого выходного сопротивления усилителя будет понятна.

 Профиль  
                  
 
 Re: Выходное сопротивление усилителя на ОУ.
Сообщение22.01.2016, 01:52 


15/09/13
143
Луганск
Xey в сообщении #1092903 писал(а):
Ну если помеха будут наводиться вдоль провода с малым сопротивлением, то наверно она будут наводиться и между проводами.
Ну, как бы очевидно, что если увеличить потенциал точки B относительно точки A, то в общем случае он изменится и относительно некоторой точки C (общий провод). Но это не означает, что:
Цитата:
т.е. источник эдс надо бы включить и параллельно резистору R1.
Может, тогда и параллельно R2 ? И вообще, где потенциал изменился -- туда сунем источник! По моему мнению, это некорректно. Источник правомерно ставить между точками, напряжение между которыми не просто меняется, а определяется некоторым физическим источником энергии. В данном случае источник $u$ моделирует ЭДС, наведенную на проводах. То есть, согласно моему мнению, внешний по отношению к схеме источник энергии -- это сами провода и только они.

Цитата:
Тогда польза малого выходного сопротивления усилителя будет понятна.
И опять непонятна! Если параллельно резистору R1 поставить источник, то роль R1 в распределении токов и напряжений в схеме сводится к нулю. Т.е. R1 можно просто выкинуть из цепи и ничего не изменится. Другое дело, подцепить к R1 не прямо, а через некоторое R0. Но, как я уже говорил, по моему мнению, такая модель будет некорректна.

 Профиль  
                  
 
 Re: Выходное сопротивление усилителя на ОУ.
Сообщение22.01.2016, 06:28 


15/01/16
2
Если уж из практических способов борьбы с такой помехой, то нужно искать статьи на тему подавления синфазной помехи (так как сигнал помехи наводится на оба проводника линии связи с одинаковой фазой и амплитудой). В этом случае эффективнее всего применять витую пару проводников на выходе и дифференциальный усилитель сигнала со стороны приёмника (ещё лучше - с его гальванической развязкой от линии, т.е. через разделительный трансформатор, который и ВЧ эффективно подавит, ввиду их сильного затухания в сердечнике). Если без развязки, то нужно попробовать заземление осциллографа на один из сигнальных проводов, или, наоборот, не заземлять его вовсе (имеется ввиду оторвать провод заземления в вилке питания, или внешний вывод заземления).
По поводу выходного сопротивления усилителя - действительно можно уменьшить величину наводимого напряжения изменяя нагрузку линии, но это уж больно кондовый и малоэффективный способ... А при применении на выходе ОУ с глубокой ОС ваш инженер абсолютно прав - выходное сопротивление ОУ в этом случае стремиться к 0, то есть транзистор всё только испортит.
Кстати, что интересно, кажется, применение в этом случае экранирования или коаксила даёт совсем обратный эффект - синфазная помеха резко увеличивается, ввиду наведения токов только на один внешний проводник.

 Профиль  
                  
 
 Re: Выходное сопротивление усилителя на ОУ.
Сообщение22.01.2016, 08:56 
Аватара пользователя


21/01/09
3443
Дивногорск
Можно применить "токовую петлю". Был поражен отсутствием наведенных помех при длине линии в 20 м.

 Профиль  
                  
Показать сообщения за:  Поле сортировки  
Начать новую тему Ответить на тему  [ Сообщений: 67 ]  На страницу 1, 2, 3, 4, 5  След.

Модераторы: photon, profrotter, Парджеттер, Супермодераторы



Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей


Вы не можете начинать темы
Вы не можете отвечать на сообщения
Вы не можете редактировать свои сообщения
Вы не можете удалять свои сообщения
Вы не можете добавлять вложения

Найти:
Powered by phpBB © 2000, 2002, 2005, 2007 phpBB Group